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Tag der seltenen Erkrankungen: Hypophosphatasie

Am 28. Februar 2021 ist Rare Disease Day – der internationale Tag der Seltenen Erkrankungen. 300 Millionen Menschen weltweit leben mit einer Seltenen Erkrankung. Gerade weil sie so selten sind, werden sie oft erst spät oder durch Zufall entdeckt. Bis es soweit ist, leiden Betroffene manchmal an Fehltherapien oder unklarer Diagnostik.

Auf eine dieser seltenen Erkrankungen weist das Universitätsklinikum Leipzig (UKL) hin: die Hypophosphatasie, eine Erkrankung im rheumatischen Bereich – oder eben doch nicht.

Bei dieser Krankheit ist das Enzym für die sogenannte alkalische Phosphatase stark erniedrigt. Die Erkrankung ist vererbbar und kann selbst innerhalb von Familien unterschiedlich starke Ausprägungen annehmen. Bei Kindern stört sie das Knochenwachstum und kann sogar lebensbedrohend sein. Andere Betroffene merken wenig: „Hier äußert sich die Erkrankung durch unspezifische Gelenk- und Muskelschmerzen im Erwachsenenalter“, erläutert Christoph Baerwald vom Universitären Zentrum für Seltene Erkrankungen Leipzig. Den Knochen betroffener Erwachsener fehlt die ausreichende Mineralisierung, die Gefahr von Knochenbrüchen steigt hierdurch stark an, auch Zahnverlust und Parodontose können auftreten.

Oft bleibt der wahre Grund für die Gelenk- und Muskelschmerzen unbekannt. Entdeckt werden kann die Hypophosphatasie, wenn bei Laboruntersuchungen des Blutes von Patienten mit solchen Symptomen besonders auf den Wert der alkalischen Phosphatase geachtet wird: „Oft wird dem erniedrigten Laborwert keine Bedeutung beigemessen“, erklärt Baerwald, „ist dieser jedoch deutlich zu niedrig, sollten Ärzte aufmerksam werden und genauer hinschauen.“ Gerade auch für die Familienplanung betroffener junger Menschen ist die Kenntnis über eine mögliche Störung des Enzyms sehr hilfreich.

Referenz:
Universitätsklinikum Leipzig
Pressemitteilung UKL 25.2.2021, Tag der Seltenen Erkrankungen am 28. Februar: Wenn Knochen leicht brechen; https://www.uniklinikum-leipzig.de/presse/Seiten/Pressemitteilung_7246.aspx

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Risiko-Genvariante für schwache Sehnen und Bänder

Sehnen übertragen große Kräfte zwischen Muskeln und Knochen – mit einer menschlichen Achillessehne könnte man einen Kleinwagen ziehen. Ohne den Eiweißstoff „Sparc“ sind sie aber schwach entwickelt und reißen nach Belastung leicht, berichtet der Salzburger Forscher Andreas Traweger.

Gemeinsam mit einem internationalen Team untersuchte der Forscher die Achillessehnen von Mäusen ohne „Sparc“. Sie waren schwächer entwickelt als bei normalen Mäusen, hielten weniger Zugkraft am Knochenansatz aus und rissen öfter nach einem Tretmühlen-Lauf. „In unserer Studie konnten wir zeigen, dass die extrazelluläre Matrix schwächer ist, wenn dieser Eiweißstoff fehlt“, so Traweger: „Dadurch nehmen die eingebetteten Zellen auftretende Lasten wie eine Dehnung verstärkt wahr.“ Die Zellen fühlen sich demnach überbeansprucht, was bei den Sehnen Verfallserscheinungen hervorruft: Die Matrix wird samt Eiweißstoff-Fasern abgebaut und Entzündungen entstehen.

Die Forscher fanden auch heraus, dass Menschen mit Sehnen- und Bänderrissen häufig eine bestimmte Mutation im Sparc-Gen, der Vorlage des Sparc-Eiweißstoffes, haben. Sie führt dazu, dass der Eiweißstoff nicht gut in die extrazelluläre Matrix abgegeben werden kann.

Die Erkenntnisse sind in zweifacher Hinsicht klinisch relevant. Einerseits könnte man Sportler screenen, ob sie Träger dieser neu entdeckten Mutation und so einem erhöhten Risiko eines Sehnenrisses ausgesetzt sind. Andererseits finden bereits Untersuchungen im Tiermodell statt, die klären sollen, ob man durch die Gabe von Sparc-Eiweißstoff die Heilung von Sehnen begünstigen kann.

Referenz:
Paracelsus Universität Salzburg; University of Western Australia; Guangdong Academy, Uni Zürich
Science APA: Forscher fanden Risiko-Genvariante für schwache Sehnen und Bänder, 24.2.2021; Originalpublikation: Load-induced regulation of tendon homeostasis by SPARC, a genetic predisposition factor for tendon and ligament injuries, Science Tans Med 2021;
https://stm.sciencemag.org/content/13/582/eabe5738

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Molekulare Medizin Neurologie Pädiatrie Wissenschaft

Neuroblastom: Welcher Faktor begünstigt Rückfälle?

Neuroblastome sind nach Hirntumoren die häufigsten soliden Tumoren bei Kindern und entstehen aus unreifen Vorläuferzellen des Nervensystems. In einigen Fällen bilden sich Neuroblastome ohne jegliche Therapie komplett zurück. Bei etwa der Hälfte der Patienten kann jedoch auch eine hochintensive Therapie das Wachstum nicht verhindern.

Bösartige Neuroblastome nutzen einen Trick, um unendlich teilungsaktiv zu bleiben: Sie verlängern ihre Chromosomenenden (Telomere), so dass die Zellen quasi „unsterblich“ werden. Auf molekularer Ebene machen Krebszellen das auf zwei Wegen, sie überaktivieren das Enzym Telomerase oder sie verlängern die Chromosomenenden durch Neuanordnung ihrer Telomerabschnitte (alternativer Mechanismus). In beiden Fällen haben die jungen Patienten eine schlechte Prognose.

Das bestätigten auch die Daten von 760 Neuroblastom-Patienten einer eben publizierten Studie. Sie zeigt, dass bei fast der Hälfte der Patienten nicht die Überaktivierung der Telomerase, sondern der alternative Mechanismus für die Telomerverlängerung verantwortlich ist. Die Wissenschaftler untersuchten auch erstmals, welche molekularen Prozesse diesen speziellen Verlängerungsmechanismus begünstigen.

Die Erkenntnisse daraus könnte man nutzen, um bessere Therapien zu entwickeln. Bisher werden die jungen Patienten alle mit den gleichen Chemotherapie-Protokollen behandelt. Diese Therapien greifen vor allem schnell wachsende Krebszellen an. Krebszellen mit dem alternativen Mechanismus wachsen aber eher langsam, sind extrem widerstandsfähig und kehren wieder. Im nächsten Schritt wird nun daran gearbeitet, eine spezifische Therapie für diese Tumoren zu entwickeln, die vielleicht auch bei anderen Krebsarten, die diesen Telomer-Verlängerungsmechanismus nutzen, zum Einsatz kommen könnte.

Referenz:
DKFZ, KiTZ, Heidelberg; Universität HD
Alternative lengthening of telomeres in childhood neuroblastoma from genome to proteome; Nature Communications 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-21247-8

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Leben Psychologie Wissenschaft

Placebos wirken auch bei bewusster Einnahme

Als Scheinmedikamente ohne pharmakologische Wirkstoffe kommen Placebos in klinischen Studien häufig als Vergleichsgröße zum Einsatz. Dass sie überraschend starke Effekte erzielen können, selbst wenn die Studienteilnehmer das Placebo wissentlich einnehmen, konnten Wissenschaftler des Universitätsklinikums Freiburg nun wissenschaftlich belegen.

„Die bewusste Einnahme eines Placebos mag zwar etwas verrückt erscheinen, aber sie hat in diesen Studien gewirkt – und damit die gezielte Täuschung der Patienten unnötig gemacht“, so Stefan Schmidt, Leiter der Sektion Systemische Gesundheitsforschung an der Klinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie.

Um die Wirkung offen verabreichter Placebos wissenschaftlich zu belegen, verglich das Forschungsteam in einer systematischen Übersichtsarbeit 13 randomisierte klinische Studien mit insgesamt 834 Patienten. Die in den einzelnen Studien behandelten Diagnosen reichten von Rückenschmerzen und Reizdarmsyndrom über Depression, Fatigue und ADHS bis zu Heuschnupfen und Hitzewallungen. Den Patienten war offen mitgeteilt worden, dass sie ein Placebo erhalten. Zudem wurden sie über die prinzipielle Wirkung von Placebos informiert und um die regelmäßige Einnahme der Tabletten gebeten.

Die Metaanalyse der Studien belegte laut Schmidt die erstaunliche Wirkung: „Wir konnten erstmals wissenschaftlich gesichert zeigen, dass auch offen verabreichte Placebos wirksam sein können.“ Sollten offen verabreichte Placebos auch im Klinikalltag Anwendung finden, könnten sie anstelle der gezielten Täuschung zusätzliche Offenheit in die Beziehung zwischen Behandler und Patient bringen. Dazu braucht es allerdings weitere und größer angelegte Studien, die sich gezielt diesem Thema und Fragen wie etwa der Rolle der Erwartungshaltung des Patienten widmen.

Referenz:
Universität Freiburg
Effects of open-label placebos in clinical trials: a systematic review and meta-analysis; Nature Scientific Reports 2021; https://www.nature.com/articles/s41598-021-83148-6

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Ernährung Genetik Geriatrie Leben Wissenschaft

Spermidin mindert Haarausfall und schützt das Herz

Spermidin ist eine natürliche Substanz, die erstmals in Samenflüssigkeit entdeckt wurde, wie der Name verrät. Es existiert in allen Körperzellen und wird auch von bestimmten Darmbakterien gebildet. Der Hauptanteil muss jedoch über die Nahrung aufgenommen werden. Es findet sich in Weizenkeimen, Käse, Sojaprodukten und Hülsenfrüchten. Bekannt als Anti-Aging-Substanz, aktiviert Spermidin die Autophagie. So werden eingedrungene Krankheitserreger, fehlerhafte Proteine oder nicht mehr funktionstüchtige Zellbestandteile abgebaut.

Im Alter nimmt seine Konzentration in den Zellen ab. Untersucht wurde nun, wie sich eine Spermidin-Gabe an gealterten Mäusen auswirkt, die sie sechs Monate lang über das Trinkwasser erhielten. Das Ergebnis: im Vergleich zu nicht-behandelten Tieren zeigten die Mäuse deutliche Anti-Aging-Effekte. Sie wiesen weniger Nieren- und Leberschäden auf und entwickelten eine bessere leistungssteigernde Glukoseversorgung im Gehirn. Auch der altersbedingte Haarverlust fiel deutlich geringer aus, kahle Stellen auf dem Rücken, typisch für ältere Mäuse, zeigten sich kaum.
 

Besonders interessant ist der herzschützende Effekt von Spermidin. So stellten die Forscher fest, dass die kardio-protektive Wirkung mit einer verminderten Telomerverkürzung im Herzgewebe in Verbindung steht. Telomere schützen die Enden der Chromosomen (Träger der Erbinformation) in unseren Körperzellen vor Abbau. Bei jeder Zellteilung verkürzen sich ihre Enden ein Stück, ebenso bei sich nicht mehr teilenden Zellen, wie den Herzmuskelzellen. Unterhalb einer kritischen Länge setzt der sogenannte programmierte Zelltod ein. Die Telomere waren bei den supplementierten Mäusen jedoch ähnlich lang wie bei jungen Tieren. Jetzt hofft man, dass Spermidin auch an Menschen Wirkung zeigt.

Referenz:
Universität Graz; Medizinische Hochschule Hannover
Novel aspects of age-protection by spermidine supplementation are associated with preserved telomere length; Gero Science 2021;  https://link.springer.com/article/10.1007/s11357-020-00310-0

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Angiologie Biotechnologie Hämatologie Intensivmedizin Onkologie Wissenschaft

Mikrovehikel die gegen den Strom schwimmen

Winzige Vehikel, so klein, dass sie durch unsere Blutgefäße navigieren können, sollen es Ärzten in Zukunft erlauben, im Körperinnern Biopsien zu nehmen, Stents einzusetzen oder Medikamente präzise an schwer zu erreichende Stellen zu transportieren. Wissenschaftler weltweit erforschen und entwickeln derzeit solche Mikrovehikel. Allerdings war es bisher eine große Herausforderung, Mikrovehikel gegen einen Flüssigkeitsstrom zu bewegen. Forschende der ETH Zürich haben nun Mikrovehikel entwickelt, welche von einem externen Feld angetrieben werden und gegen den Strom schwimmen können.

Sie benutzten magnetische Eisenoxid-Polymer-Kügelchen mit einem Durchmesser von 3 Mikrometern, die sich in einem Magnetfeld zu einem Schwarm mit einem Durchmesser von 15 bis 40 Mikrometern zusammenballen. Um den Kügelchenschwarm in einem Röhrchen, das der Größe von Blutgefäßen entspricht, stromaufwärts zu bewegen, nutzten sie denselben Trick, den auch Bootsfahrer in einem Fluss nutzen: Letztere rudern in Ufernähe stromaufwärts. Dort ist die Fließgeschwindigkeit wegen des Reibungswiderstands des Ufers geringer als in der Flussmitte.

Mithilfe von Ultraschall einer bestimmten Frequenz brachten die Wissenschaftler den Mikrokügelchen-Schwarm zunächst in die Nähe der Röhrchenwand. Anschließend konnten sie den Schwarm mit einem rotierenden Magnetfeld entgegen der Flussrichtung bewegen.

„Weil sowohl Ultraschallwellen als auch Magnetfelder Körpergewebe durchdringen, ist unsere Methode gut geeignet, um Mikrovehikel auch im Körperinnern zu lenken,“ fassen die Studienleiter Daniel Ahmed und Bradley Nelson ihre Ergebnisse zusammen. Neben dem Abbau von verstopften Blutgefäßen könnten die Mikrovehikel dazu verwendet werden, um Krebsmedikamente über die Blutgefäße zu Tumoren zu bringen oder Wirkstoffe ins Hirngewebe transportieren zu können.

Referenz:
ETH Zürich
Bioinspired acousto-magnetic microswarm robots with upstream motility, Nature Machine Intelligence, https://www.nature.com/articles/s42256-020-00275-x

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Neurowissenschaften Psychiatrie Psychologie Wissenschaft

Neuer Wirkmechanismus von Antidepressiva

WissenschaftlerInnnen des Universitätsklinikums Freiburg haben gemeinsam mit internationalen Kollegen nachgewiesen, dass Antidepressiva bei Nervenzellen an einer bislang unbekannten Stelle andocken und so ihre stimmungsaufhellende Wirkung entfalten. Indem sie auf den Nervenzellen an den Rezeptor des sogenannten Brain derived neurotrophic Factor (BDNF) binden, kommt es zu einer verbesserten Aktivität in Hirnregionen, die bei depressiven Patienten beeinträchtigt sind.

„Mit dem BDNF-Rezeptor als Andockstelle können wir erstmals direkt erklären, wie Antidepressiva wirken und warum es so lange dauert, bis die Wirkung einsetzt“, erklärt Forschungsleiter Claus Normann. Bisher ging man davon aus, dass sie über eine Erhöhung des Botenstoffes Serotonin im Gehirn wirken; es blieb jedoch völlig unklar, wie das genau funktioniert. Das ändert sich jetzt mit der Studie.

Durch die Bindung an das Wachstumshormon BDNF kommt es zu einer verbesserten Aktivität in Hirnregionen, die bei depressiven Patienten beeinträchtigt sind. Das gilt für unterschiedliche Arten von Antidepressiva wie Selektive Serontonin-Wideraufnahmehemmer (SSRI) oder Ketamin. Über die Stimulation des BDNF greifen Antidepressiva in einen zentralen Lern- und Anpassungsmechanismus des Gehirns ein, der als synaptische Plastizität bezeichnet wird.  Normann: „Interessanterweise benötigt diese Bindungsstelle einen normalen Cholesterinspiegel, um optimal aktiv werden zu können.“ Zu hohe, aber auch zu niedrige Cholesterinspiegel verformen den BDNF-Rezeptor, so dass Wirkstoffe schlechter binden. Diese Erkenntnisse tragen sehr zum Verständnis der Depression und zur Entwicklung neuer Medikamente bei. Durch eine zielgerichtete Therapie könnten sich hier neue Perspektiven für eine nebenwirkungsärmere und effektivere Behandlung ergeben.

Referenz:
Universität Freiburg; University of Helsinki; University of BergenAntidepressants act by directly binding to TRKB neurotrophin receptors, Cell 18.2.2021;
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867421000775

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Diagnostik Onkologie Tumorbiologie Wissenschaft

Krebszellen „quetschen“ sich durchs Gewebe

Wissenschaftler konnten in Experimenten erstmals nachweisen, wie sich Zellen verformen, um sich in dichten Tumorgeweben zu bewegen und sich zwischen ihren Nachbarzellen durchzuquetschen. Sie stellten fest, dass bewegliche Zellen gemeinsam das Tumorgewebe verflüssigen.

„Diese ersten Beobachtungen eines Phasenübergangs bei menschlichen Tumoren verändern unsere grundlegenden Konzepte der Tumorprogression und könnten die Krebsdiagnose und -therapie verbessern“, meint Mitautor und Biophysiker Josef Käs, der sich seit Jahren mit den physikalischen Eigenschaften von Krebszellen beschäftigt. Die Forschungen haben gezeigt, dass menschliche Tumoren feste und flüssige Zellcluster enthalten, was einen Durchbruch beim Verständnis der Tumormechanik darstellt. Die Resultate bildeten die Grundlage für das erste Verfahren, mit dem sich metastasierende Krebszellen bereits im Tumor nachweisen lassen.

Die Forscher entwickelten den neuen Ansatz in der Lebendmikroskopie von Tumoren, indem sie menschliche Tumorproben direkt nach der Operation fluoreszent färbten und so Zellbewegungen live beobachten konnten. So fanden sie heraus, dass diese entgegen allen bisherigen Erkenntnissen stattfinden und mit starken Kerndeformationen verbunden sind. Sie beobachteten, wie sich Zellen und ihre Kerne buchstäblich durch das Gewebe quetschen, indem sie sich stark deformieren.

Käs: „Zellen in biologischen Geweben verhalten sich ähnlich wie Menschen in einer Bar. Bei geringen Dichten können sie sich frei bewegen. Wenn es jedoch sehr voll ist, wird jede Bewegung schwierig. Aber selbst in einer überfüllten Bar können Sie sich immer noch durchdrücken, wenn Sie sich seitwärts drehen. Genau diesen Effekt sehen wir in Tumorgeweben.“ Im nächsten Schritt wird untersucht, ob die flüssigen Regionen die   Tumoraggressivität vorhersagen können.

Referenz:
Universität Leipzig; Syracuse University, NY
Cell and Nucleus Shape as an Indicator of Tissue Fluidity in Carcinoma, Physical Review X 2021; https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.11.011033

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Chirurgie Intensivmedizin Notfallmedizin Telemedizin Wissenschaft

Hypnose nimmt Angst auf der Intensivstation

Wer intensivmedizinische Hilfe in Anspruch nehmen muss, leidet nicht nur unter den physischen Symptomen der Krankheit, sondern häufig auch unter enormer Angst. Schmerzen, Kontrollverlust, Todesangst und die ungewohnte, sterile Umgebung verursachen Stress und sogar Depressivität. Hypnose kann die Folgeschäden der Stresserfahrung deutlich reduzieren, belegen Untersuchungen von deutschen Psychologinnen.

In ihrer Studie konzentrierten sie sich besonders auf Erkrankte, die nicht-invasiv – also mit einer Atemmaske – beatmet werden müssen. Diesen ungewohnten Vorgang nehmen Patienten sehr häufig als bedrohlich, unangenehm und stressauslösend wahr. Nach der nur 15 Minuten andauernden Intervention während der Beatmung stellten die Jenaer Wissenschaftlerinnen fest, dass der Stress der Patienten signifikant reduziert, ihr Wohlbefinden verbessert und physiologische Werte wie Atemfrequenz und Herzrate positiv beeinflusst waren. Die Psychologinnen nutzten auch das besondere Umfeld der Intensivstation und deuteten störende Reize positiv um. So sind piepsende Monitore keine angsteinflößenden Geräusche mehr, sondern Zeichen dafür, dass sich hier sehr gut um die Patienten gekümmert wird und alles dafür getan wird, damit sie so schnell wie möglich wieder gesund werden.

Um in der aktuellen Corona-Situation Intensivstationen zu unterstützen und Patienten die suggestive Therapie per Kopfhörer zukommen zu lassen, wurde der verwendete Text freigegeben. Ungarische Forscher erzielten damit bereits sehr gute Ergebnisse. So konnten sie etwa die Dauer des Aufenthalts auf der Intensivstation und der künstlichen Beatmung dank der Suggestion verkürzen. Dies, obwohl die Probanden den Text nur vom Band hörten.

Referenz:
Friedrich-Schiller-Universität Jena, Universitätsklinikum Jena
Hypnotic suggestions of safety improve well-being in non-invasively ventilated patients in the intensive care unit: results of a pilot study, Intensive Care Medicine 2021, https://link.springer.com/article/10.1007/s00134-021-06364-8

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Höhere Sterblichkeit durch B.1.1.7-Variante

Das offizielle britische Beratungsgremium „New and Emerging Respiratory Virus Threats Advisory Group“ (NERVTAG), das die Regierung mit Analysen unterstützt, fasste Ende vergangener Woche in einer aktuellen Lagebeschreibung auf Basis mehrerer Studien aus England, Wales und Schottland, die Situation so zusammen: In Summe kommt man auf ein um etwa 40 bis 60 Prozent erhöhtes Morbiditäts- (Krankheitslast) und Mortalitätsrisiko bei B.1.1.7-Erregern. Die Ursache ist nicht bekannt. Experten vermuteten aber, dass vor allem durch eine Mutation im Spike-Protein der „britischen Variante“ (Mutation N501Y, eventuell unterstützt durch eine weitere kleine Veränderung in der Virus-Erbsubstanz; die Deletion 69-70) das Eindringen der Viren in Zellen erleichtert wird. Das wiederum könnte die Viruslast erhöhten.

Sogar die Behörde Public Health England, die in früheren Analysen keine erhöhte Gefährlichkeit festgestellt hatte, kommt in ihrer Studie jetzt zu einer erhöhten Sterblichkeitsrate von 65 Prozent. Die Zahlen differieren von Studie zu Studie, deuten aber offenbar überwiegend in eine Richtung, wie NERVTAG im Original feststellt: „Auf Basis dieser Analysen gibt es eine realistische Wahrscheinlichkeit, dass eine Infektion mit der Virus-Problemvariante B1.1.7 zu einem erhöhten Mortalitätsrisiko im Vergleich zu einer Infektion mit ‚Wildtyp‘-SARS-CoV-2-Varianten führt.“ Als Wildtyp wird die ursprüngliche Form des Virus bezeichnet.

Die Ausgangslage bleibt laut den britischen Experten gleich: „Man muss darauf hinweisen, dass das absolute Risiko für einen Todesfall bei einer Infektion trotzdem niedrig bleibt.“ Große Infektionszahlen führen dennoch zu großen Belastungen für das Gesundheitswesen. In Großbritannien zu um 40 Prozent gesteigerte Aufnahmen in Intensivstationen und deutlich mehr Todesfällen.

Referenz:
NERVTAG, Department of Health, UK
APA Science; Corona – Mehr Hinweise auf höhere Mortalität durch B.1.1.7-Variante; 16.2.2021; https://science.apa.at/power-search/10477170829848700326

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