Podcasts about modulatoren

In Deutschland sterben jedes Jahr mehr Menschen durch Suizid als durch Verkehrsunfälle, Drogen und AIDS zusammen. Suizid (Selbstmord) ist nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen bei Jugendlichen. Welche Rolle spielt das soziale Umfeld in der Früherkennung und was würden wir machen, wenn das Thema Suizid und Depression bereits in den Schulen im Lehrplan vermittelt würde. The Shitshow möchte enttabuisieren und destigmatisieren. Dafür haben sie Modulatoren entwickelt, die die Depression erfahrbar machen. So soll der Dialog zwischen Betroffenen und Nichtbetroffenen gefördert werden. Unterstützt bitte die Arbeit dieser wichtigen Initiativen, auch gerne mit einer Spende, um deren wichtige Arbeit sicherstellen zu können. Freunde fürs Leben e.V.: https://www.frnd.de The Shitshow: https://shitshowberlin.jimdofree.com Danke fürs Einschalten und hier gibt es Soforthilfe: Telefonseelsorge: 0800-1110111 Kinder- und Jugendtelefon: 116 111

Bei Hund und Katze sowie beim Menschen zählen Epilepsien zu den häufigsten chronischen neurologischen Erkrankungen. Im Hinblick auf eine vollständige Prävention der Epilepsieentstehung (Epileptogenese) haben sich bis heute alle therapeutischen Strategien als klinisch unwirksam erwiesen. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die der Epileptogenese zugrunde liegen, stellt die Grundvoraussetzung für die Identifizierung von therapeutischen Zielstrukturen und Biomarkern dar. Differentielle Proteomanalysen könnten wesentlich dazu beitragen die komplexen epileptogenese-assoziierten molekularen Veränderungen zu erforschen. Daher wurde in der vorliegenden Dissertationsstudie eine differentielle Proteomanalyse in einem Tiermodell der Epileptogenese durchgeführt. Die Induktion der Epileptogenese erfolgte in einem elektrischen Post-Status-Epilepticus-(SE)-Modell bei weiblichen Sprague-Dawley-Ratten. Hippocampales (HC) und parahippocampales (PHC) Gehirngewebe von SE- und Kontrolltieren wurde zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten (zwei Tage, zehn Tage und acht Wochen nach SE) entnommen und mittels markierungsfreier Liquid-Chromatographie-Tandem-Massenspektrometrie analysiert. Die Zeitpunkte reflektieren die Post-Insult-Phase, die Latenzphase und die chronische Phase mit spontanen wiederkehrenden Anfällen. Unter Berücksichtigung der besonderen Rolle inflammatorischer Signalwege im Kontext der Epileptogenese, erfolgte neben der unspezifischen Datenanalyse eine fokussierte Auswertung immun- und inflammations-assoziierter Prozesse. Die anschließende immunhistochemische Untersuchung der Gewebe diente sowohl der Validierung der Methodik, als auch der Validierung des differentiellen Expressionsmusters ausgewählter Proteine. Durch die Studie konnte gezeigt werden, dass zu allen untersuchten Zeitpunkten im PHC mehr Proteine reguliert waren als im HC. Des Weiteren ließen sich in beiden Gehirnregionen die umfangreichsten molekularen Veränderungen in der Latenzphase nachweisen. Durch die Pathway-Enrichment-Analyse konnte im HC während der Post-Insult-Phase eine ausgeprägte Neurodegeneration dargestellt werden. Weiterhin zeigte sich in beiden Gehirnregionen eine Regulation Integrin-assoziierter Prozesse während der Latenzphase und der chronischen Phase. Ein signifikantes Enrichment neurodegenerativer und proliferativer Signalwege ließ sich im PHC acht Wochen nach SE darstellen. Im Hinblick auf immun- und inflammations-assoziierte Prozesse konnte eine Überrepräsentation entsprechender Pathways während der Post-Insult-Phase und der Latenzphase nachgewiesen werden. Die regulierten Pathways umfassten unter anderem Toll-like-Rezeptor-(TLR)-vermittelte Signalwege, Synthese und Regulation von Prostaglandinen, leukozytäre transendotheliale Migration und die Signaltransduktion durch transformierenden Wachstumsfaktor-β (TGF beta). Die inflammatorische Antwort während der chronischen Phase zeigte im PHC eine stärkere Regulation als im HC. Im Rahmen der immunhistochemischen Validierung konnte das differentielle Expressionsmuster der Proteine Heat shock 70 kDa protein (Hspa1a), P2Y Purinoceptor 12 (P2ry12) und P2X Purinoceptor 7 (P2rx7) bestätigt werden, die eine bedeutende Rolle bei der Aktivierung von Mikroglia spielen. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie liefern neue Erkenntnisse über die komplexen molekularen Veränderungen der Epileptogenese. Darüber hinaus deuten sie auf eine unterschiedliche Veränderung der molekularen Muster von HC und PHC während dem Zeitverlauf der Epileptogenese hin. Die Daten stellen zudem neue Informationen über das differentielle Expressionsmuster zahlreicher Proteine zur Verfügung, die bei wichtigen inflammatorischen Prozessen und Signalwegen eine Rolle spielen. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Regulation TLR-assoziierter Proteine und Purinozeptoren, die zu den essentiellen Modulatoren der inflammatorischen Antwort gezählt werden. Zusammenfassend trägt die vorliegende Arbeit wesentlich zu unserem Verständnis über die molekularen und im Besonderen die inflammatorischen Mechanismen der Epileptogenese bei. Die Ergebnisse liefern eine umfassende Grundlage für die zukünftige Identifikation und Entwicklung von therapeutischen Zielstrukturen und Biomarkern für molekulare Bildgebungsverfahren. Die funktionellen Einflüsse einzelner Proteine sollten in zukünftigen Studien (zum Beispiel in Knock-out-Maus-Modellen) bestätigt und genauer untersucht werden.

Urocortine (Ucn) gehören zur Familie des Corticotropin-Releasing-Hormons und sind wichtige Modulatoren der Stressantwort, der Angstkontrolle und der assoziierten Erkrankungen, wie z. B. der Depression. Während Ucn1 mit gleicher Affinität an den CRF1- und CRF2-Rezeptor bindet, sind Ucn2 und Ucn3 spezifische Liganden für den CRF2-Rezeptor. Zusätzlich zum Zentralen Nervensystem sind Urocortine in verschiedenen peripheren Organen exprimiert – so auch in der Nebenniere. Mit Hilfe sechs verschiedener Knock-out Modelle, in denen Urocortine in unterschiedlichen Kombinationen deletiert wurden, wurden potentielle Urocortin-abhängige Effekte auf die Nebenniere der Maus untersucht. Dabei wurde mit Hilfe von HE-Färbungen die Struktur, mit Färbungen gegen PCNA als Proliferationsmarker die Zellteilungen und mit RT-PCR die Expressionslevel wichtiger Schlüsselenzyme der Steroidbiosynthese und der Katecholaminsynthese ermittelt. Während in Single KO Mäusen nur geringe Effekte detektierbar waren, zeigten sich in Double und Triple KO Mäuse im Vergleich zu Wildtyp Mäusen ausgeprägte Änderungen der untersuchten Parameter, so dass eine funktionelle Redundanz innerhalb der Urocortine vermutet werden kann. Um die spezifische Wirkung einer organspezifischen Überexpression von Ucn2 zu untersuchen, wurden Mäuse auf der Basis des Cre-Lox-Systems gezüchtet, die abhängig vom Promotor des Steroidogenic Factor 1-Gens (SF1), d. h. vor allem in der Nebenniere und in den Gonaden, Ucn2 überexprimieren (Ucn2 OE Mäuse mit dem Genotyp R26+/stopUcn2 SF1-Cre+/-). Zusätzlich zu den oben genannten Messungen wurden Hormonkonzentrationen im Plasma unter Basal-Bedingungen, nach einem ACTH-Stimulationstest und nach einem Restraint-Stress-Test bestimmt. Es zeigte sich, dass die Überexpression von Ucn2 mit einer erniedrigten Steroidbiosynthese in der Nebenniere assoziiert ist. Zudem konnten geschlechtsspezifische Unterschiede beobachtet werden – so zeigten weibliche Ucn2 OE Mäuse vor allem Änderungen unter Basal-Bedingungen und nach ACTH-Stimulation, wobei bei männlichen Tieren nur nach Restraint-Stress eine reduzierte Stressantwort im Vergleich zu den Kontrolltieren auftrat. Zusammenfassend kann aus diesen in vivo Studien der Schluss gezogen werden, dass ein intraadrenales Regulationssystem existiert, das durch die Balance aller Urocortine und deren Rezeptoren geschlechtsspezifisch die Struktur und Funktion der Nebenniere beeinflusst.

The processing of APP occurs in two alternative ways: upon release of the ectodomain by α-secretase, the neuroprotective APPsα-fragment is produced. But if APP is cleaved by the β-secretase the Aβ-peptide can be produced. To be able to influence the production of Aβ-peptides, it is essential to understand how it is decided if cleavage occurs by α- or β-secretase. At present little is known about the control of the alternate processing. Until now, the molecular mechanisms and especially the responsible cellular modulators are not understood in detail or not yet identified. To get a better understanding of cellular regulatory processes and to identify novel cellular modulators of APP ectodomain shedding, the present work chose two approaches: on the one hand cellular mechanisms of TMEM59-mediated inhibition ectodomain shedding of APP were investigated. On the other hand a genome-wide RNAi screening in Drosophila cells was performed in order to identify novel cellular modulators of APP ectodomain shedding in human cells. TMEM59 was identified as a novel modulator of APP ectodomain shedding in a cDNA expression screening in the lab (Neumann et al., 2006; Schobel et al., 2008; Schobel et al., 2006). TMEM59 is a Golgi protein that inhibits on the one hand processing and maturation of APP and on the other hand Golgi glycosylation reactions (Fischer, 2008). My own work could verify these effects of TMEM59 and its homolog TMEM59L on processing and maturation of APP. In particular, it was shown that these effects are not only true for transiently expressed APP but also for endogenous levels of APP. In detailed immunofluorescence studies it was shown that TMEM59 colocalizes with different markers of the Golgi subcompartments and that therefore TMEM59 is present throughout the whole Golgi apparatus. This finding points to a more general modulation of Golgi glycosylation reactions by TMEM59. To test if TMEM59-dependet modulation of Golgi glycosylation reactions also affects APP secretases ADAM10 and BACE1, which are also glycosylated proteins, the activities of these proteases were investigated. It was shown that proteolytic activities were not changed, ruling out that impairment of secretase activities by TMEM59 could cause the observed inhibition of APP processing. But interestingly, studies of intracellular APP transport could show that TMEM59 caused retention of APP in the Golgi apparatus and blockage of transport towards the cell surface and into endosomal compartments. Since APP is cleaved by α-secretase at the plasma membrane and by β-secretase in endosomes it is likely that a TMEM59-dependent APP transport block causes the observed inhibition of APP ectodomain shedding. For further validation of TMEM59 and its homolog TMEM59L as modulators of APP ectodomain shedding, a double knockdown study was performed. In this approach effects on APP ectodomain shedding could also be established, affirming TMEM59 and its homolog TMEM59L as modulators of APP ectodomain shedding with novel cellular mechanisms. In order to identify novel cellular modulators of APP ectodomain shedding a genome wide RNAi screening in Drosophila cells was performed and candidate genes were investigated in human cells in present work. Initially a suitable Drosophila reporter cell line expressing a reporter construct of APP ectodomain shedding (HRP-APP) was established. Other constructs were used to monitor general secretion (GLuc) and transfection efficiency (FLuc). Using Kuzbanian, the α-secretase in Drosophila (Sapir et al., 2005), as a positive control guaranteed that transfection of cDNAs into Drosophila cells did not interfere with uptake of dsRNAs or efficiency of RNAi and that the reporter construct HRP-APP is normally produced and processed in reporter cells. After successful establishment of the reporter cell line the genome wide RNAi was performed in two steps: a primary screening revealed approx. 300 candidate genes out of which 43 could be confirmed in a secondary screening to be modulators of APP ectodomain shedding. The RNAi screening was verified by the several-fold appearance of Kuzbanian among the top modulators. For further investigation of the top candidates human ortholog genes were identified. The 30 human candidate genes were investigated in RNAi studies in human SH-SY5Y cells. In these cells, APP is processed by α-secretase ADAM10 as well as by β-secretase BACE1. Therefore effects on both shedding products (APPsα and APPsβ) were investigated upon depletion of candidate genes using siRNAs. It is known that siRNAs produce a high rate of off target effects, to this end a robust validation strategy was developed. Candidate genes were first depleted with two different siRNA pools and their effects on APP shedding were compared. Afterwards the remaining 12 candidate genes were depleted using single siRNA sequences and the effects were compared to those of the siRNA pool. Only when a reproduction of effects was obtained in a next step correlation of knockdown and phenotype were assessed. Using these steps of validation 5 candidate genes could be verified as modulators of APP shedding in human cells: next to genes coding for a histone protein (HIST1H4C), a ribosomal protein (RPL36AL), a protein of the minor spliceosom (ZMAT5), an unknown gene (METTL16) and the gene VPS24 („vacuolar protein sorting-associated protein 24“), coding for a protein of intracellular protein transport, were identified. VPS24 was chosen for further validation by a pathway analysis. VPS24 belongs to the ESCRT machinery („endosomal sorting complex required for transport“) and therefore participates in endosomal-lysosomal protein transport. In further RNAi studies other members of the ESCRT machinery were depleted in human cells and effects on APP shedding were compared to VPS24 depletion. For most of the ESCRT members a consistent reduction in APPsβ production could be observed. To engross these results VPS24 was depleted by using an alternative RNAi system. With this stable knockdown approach, the knockdown phenotype could be confirmed. This stepwise validation strategy for candidate genes of the initial Drosophila RNAi screening verified VPS24 as a modulator of APP ectodomain shedding in human cells.

Das Golgi-lokalisierte Protein TMEM59 stellt zusammen mit seinem Homolog BSMAP eine neue Proteingruppe von Modulatoren dar, welche die Golgi-Glykosylierungs-Prozesse beeinflussen können. Vorliegende Arbeit identifiziert das Protein TMEM59 als einen starken Inhibitor der APP-Glykosylierung und der APP-Prozessierung.

Die Familie der Sorting Nexine (SNX) umfasst 33 bekannte Mitglieder, jedoch ist der Funktionsmechanismus vieler Sorting Nexine bislang nicht aufgeklärt. Auf der Suche neuer Modulatoren der βAPP-Proteolyse konnte im Rahmen eines Expressionsklonierungs-Screens (Schobel et al., 2006) ein bislang nicht beschriebenes Protein, Sorting Nexin 33 (SNX33), als Aktivator der βAPP-Proteolyse identifiziert werden. SNX33 ist ein phosphoryliertes Protein, das ubiquitär exprimiert wird und zudem eine hohe Homologie zu den Proteinen SNX9 und SNX18 aufweist. SNX33 ist im Zytosol lokalisiert, kann jedoch auch Membran-assoziiert vorliegen. Es konnte gezeigt werden, dass Überexpression von SNX33 zu einer Inhibition Dynamin-abhängiger Endozytose und in Folge dessen zu einer etwa 50% -igen Reduktion der βAPP-Endozytose führt. Die von SNX33 induzierte Endozytosehemmung wird durch die SH3-Domäne des Proteins vermittelt. Im Rahmen dieser Doktorarbeit durchgeführte Koimmunpräzipitationsstudien zeigten, dass SNX33 mittels seiner SH3-Domäne mit Dynamin interagiert und auf diese Weise möglicherweise dessen Funktion moduliert. In Übereinstimmung mit den durchgeführten Zellkultur-Experimenten führte eine Überexpression von SNX33 im Modellorganismus Caenorhabditis elegans ebenfalls zu einem Dynamin-Funktionsverlust. Da SNX33 Expression zu einer generellen Inhibition Dynamin-abhängiger Endozytose führt, handelt es sich dabei nicht um einen spezifischen βAPP-Modulator. Konsequenz einer reduzierten βAPP-Internalisierung ist eine starke Zunahme der neurotrophen sAPPα-Bildung sowie - je nach verwendeter Zelllinie - ein leichter Anstieg bzw. eine geringe Reduktion der pathogenen sAPPβ-Generierung. Es konnte gezeigt werden, dass Überexpression der homologen Proteine SNX9 und SNX18 ebenfalls zu einer Zunahme der βAPP-Spaltung führt. Es handelt sich also um einen Effekt, der von der ganzen Sorting Nexin-Subgruppe (SNX33/SNX9/SNX18) vermittelt wird. Diese Beobachtung legt die Vermutung nahe, dass diese Funktion innerhalb dieser Subgruppe konserviert ist. Transfektion von SNX1 führte zu keiner Änderung der βAPP-Proteolyse, was bedeutet, dass dieser Effekt nicht von der gesamten Sorting Nexin-Familie vermittelt wird. Interessanterweise ist die Spaltung von βAPP besonders sensitiv bezüglich einer veränderten Endozytose-Rate, da die Proteolyse der Transmembranproteine L-Selektin und des Tumornekrosisfaktor-Rezeptors 2 (TNFR2) unter SNX33 Überexpressionsbedingungen nicht signifikant verändert war. Ein siRNA-vermittelter Knock-Down von SNX33 führte zu keiner generellen Endozytoseinhibition in HEK293 Zellen, es konnte keine veränderte βAPP-Endozytoserate beobachtet werden. Die Bildung von sAPPα- und sAPPβ war in Folge dessen unverändert. Auch ein lst-4/SNX33-Knock-Down in C. elegans führte überraschenderweise zu keiner Inhibition der Dynamin-Funktion, äußerte sich jedoch in einer Fehlfunktion der Insulin-Signaltransduktion. SNX33-Knock-Down in humanen Zellen brachte keine nachweisbare Beeinträchtigung des Insulinsignalweges mit sich, jedoch besteht die Möglichkeit, dass die Homologen SNX9 und SNX18 einen Verlust von SNX33 kompensieren können. Dabei gilt zu beachten, dass eine Funktionsübernahme durch homologe Proteine in C. elegans nicht möglich ist, da dieser Organismus nur ein einziges homologes Protein der SNX33/SNX9/SNX18-Subgruppe besitzt. Im Rahmen dieser Doktorarbeit präsentierten sowie diskutierten Daten zeigen, dass SNX33 in unterschiedliche zellulärer Prozesse involviert ist. SNX33 ist ein neu identifizierter Modulator der Zelle, der für zentrale Signalwege und Vorgänge, wie zum Beispiel der Insulinrezeptor-Signaltransduktion und Endozytose, von Bedeutung ist. Im Gegensatz zum Modellorganismus C. elegans kann im humanen Zellkultursystem ein durch siRNA induzierter Funktionsverlust von SNX33 durch die homologen Proteine SNX9 und SNX18 kompensiert werden.

Humanpathogene Yersinien nutzen ein Typ III-Sekretionssystem (TTSS), um Virulenzproteine in die Wirtzelle zu injizieren und so der angeborenen Immunantwort des Wirts zu entkommen. Die homologen Proteine YscM1 und YscM2 in Yersinia enterocolitica gelten als funktionell austauschbare negative Regulatoren des TTSS. Ziel dieser Arbeit war die nähere Charakterisie-rung der Funktion von YscM1 und YscM2. Mithilfe von Wechselwirkungsstudien wurde in Y. enterocolitica ein Interaktionspartner der beiden Proteine gefunden, der durch Mas-senspektrometrie als Phosphoenolpyruvatcarboxylase (PEPC) identifiziert wurde. Bei der PEPC handelt es sich um ein Stoffwechselenzym, das die Synthese von Oxalacetat aus Phosphoenol-pyruvat und CO2 katalysiert und somit der Aufrechterhaltung des Citratzyklus dient, da dieser neben der Energiegewinnung auch Bausteine für Aminosäuresynthesen liefert. YscM1 und YscM2 sowie deren Chaperon SycH und PEPC wurden rekombinant hergestellt und gereinigt. Mit den gereinigten Proteinen konnte die Bindung von PEPC an YscM1 und YscM2 bestätigt werden. Es konnte gezeigt werden, dass beide Proteine antagonistisch wirken. YscM1 drosselt die Enzymaktivität von PEPC, während YscM2 die Aktivität erhöht. Um einen Effekt von YscM1 und YscM2 auf die Enzymaktivität von PEPC in vivo zu untersuchen, wur-den beide Proteine in Y. enterocolitica überexprimiert. Die Wachstumsbedingungen wurden dabei so gewählt, dass die Yersinien auf die PEPC-Reaktion angewiesen waren. Bei Überpro-duktion von YscM1 kam das Wachstum der Yersinien dabei völlig zum Erliegen, während YscM2 das Wachstum stimulierte. Die hier beschriebene Funktion von YscM1 und YscM2 ließ sich als völlig neue Funktion gegenüber der bekannten regulatorischen Funktion abgrenzen. Mausinfektionsversuche zeigten für eine ppc- und eine yscM1-Mutante einen attenuierten Phä-notyp, während die yscM2-Mutante keine Unterschiede in der Pathogenität im Vergleich zum Wildtyp aufwies. Für pathogene Bakterien ist vielfach beschrieben, dass sich deren Stoffwechsel auf die Expres-sion von Virulenzfaktoren auswirkt. In dieser Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass ein Virulenzfaktor den Stoffwechsel eines bakteriellen Erregers moduliert. Vermutlich ist durch die Modulation der Enzymaktivität eine optimale Anpassung an die Ernährungssituation im Wirt möglich, da eine Balance zwischen Energiestoffwechsel und der Synthese von Viru-lenzfaktoren sichergestellt wird. Da die PEPC im Menschen nicht vorkommt, aber für viele pathogene Bakterien von großer Bedeutung sein dürfte, könnte die PEPC ein interessantes Angriffsziel für Antibiotika und die Wechselwirkung zwischen YscM1 und PEPC die Grundlage für deren Entwicklung darstellen.

Es wurde ein Assay-System auf Basis von Reporter-Konstrukten entwickelt, dass eine Detektion der HIV1- Tat und Rev-Funktion auf Einzelzell-Ebene ermöglichte. Dieses fluoreszenzbasierte System wurde hinsichtlich seiner Eigenschaften untersucht und charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass es sich dazu eignet sowohl die Tat- als auch die Rev-Funktion konzentrationsabhängig darzustellen. Des Weiteren konnten bereits beschriebene Inhibitoren der Rev-Funktion durch den Assay bestätigt werden, was die Zuverlässigkeit des Testsystems belegt. Außerdem ermöglichte dieses System in durchgeführten Versuchen eine Quantifizierung der RNA-destabilisierenden Aktivität von INS-Elementen des HIV-Genoms. Durch die Herstellung einer stabilen Zelllinie mit einem entwickelten Reporter-Konstrukt und die Etablierung einer Fluoreszenzmikroskopie- und FACS-basierten Auswertung der Daten wurde die Grundlage für eine umfangreiche Suche nach Inhibitoren der HIV-1 Genexpression gelegt. Im Laufe erster „Screenings“ nach zellulären Inhibitoren der HIV-Genregulation wurden in einer cDNA-Bank aus fötalem Hirn mehrere inhibitorisch wirksame Kandidaten-cDNAs identifiziert. Damit konnte gezeigt werden, dass zelluläre Faktoren potentiell dazu in der Lage sind regulierend bzw. inhibierend in die HIV-1 Genexpression einzugreifen.

Den überwiegend in den Mitochondrien lokalisierten Membranproteinen der Bcl-2-Familie wird eine besonders kritische Bedeutung beim Schutz der Zelle gegen den apoptotischen Zelltod beigemessen. Der genaue Wirkungsmechanismus dieser Proteine ist bis dato unbekannt. Sie sind aber in der Lage, in der mitochondrialen Membran Kanäle zu bilden und dadurch den funktionellen Veränderungen in den Mitochondrien im Verlauf der Apoptose sowie ihrer Schwellung entgegenzuwirken. Eine Störung des mitochondrialen Elektronentransports und die Öffnung der sogenannten „permeability transition“-Pore sind als frühe Ereignisse im Verlauf des apoptotischen Zelltodes bekannt. Der Entkoppler mitochondrialer Atmung und Phosphorylierung, FCCP, verursacht durch eine Erhöhung der Permeabilität der inneren mitochondrialen Membran für Protonen ähnliche Störungen der mitochondrialen Funktion. Ziel dieser Arbeit war es, den Effekt des mitochondrialen Entkopplers FCCP alleine oder in Kombination mit bekannten Apoptoseinduktoren, wie dem Proteinkinase C-Inhibitor Che und dem Serin/Threonin-Proteinkinasehemmer Sts zu untersuchen. Desweiteren sollten biochemische Mechanismen aufgeklärt werden, die der Modulation der Apoptose durch FCCP in Leukämiezellinien des lymphatischen (CCRF-CEM) und myeloischen (HL-60) Ursprungs zugrunde liegen. Der Effekt mitochondrialer Entkoppler auf die durch Che und Sts induzierte Apoptose sollte ausserdem mit der Wirkung bekannter Modulatoren des programmierten Zelltodes wie Caspasehemmer zVAD und Ca2+Mg2+-Endonuklease-Inhibitor ATA in gleichem Modellsystem verglichen werden, um weitere Hinweise über die Stärke und Dauer der apoptosemodulierenden Wirkung von FCCP zu erhalten. Die durchgeführten in vitro Zellkulturuntersuchungen zeigten, dass eine Inkubation der CCRF-CEM- und HL-60-Zellen mit FCCP dosisabhängig den verzögerten Zelltod in beiden Leukämiezellinien induzierte. Im FCS-haltigen Zellkulturmedium wurde in beiden Zellinien eine Apoptose nach 18-stündiger Behandlung mit 4 µM FCCP in 25% der Population beobachtet. 50% der HL-60-Zellen und 85% der CCRF-CEM-Zellen waren apoptotisch oder tot, wenn 20 µM FCCP über einen Zeitraum von 18 Stunden eingesetzt wurden. Ein FCS-Entzug resultierte in der Sensibilisierung der CCRF-CEM- und HL-60-Zellinien gegenüber FCCP: mehr als die Hälfte der Population in beiden Leukämiezellinien waren bereits 12 Studen nach Behandlungsbeginn mit FCCP apoptotisch bzw. tot. Die im Westernblot demonstrierte Caspase-3-abhängige proteolytische Spaltung von PARP, sowie die Reduktion des intrazellulären CPP-32-Spiegels (Procaspase-3) zeigte sich bereits 6 Stunden nach Behandlungsbeginn mit FCCP, statt, verglichen mit 24 Stunden unter normalen Inkubationsbedingungen. Im Verlauf der durch FCCP induzierten Apoptose konnten wir mittels konventioneller DNA-Agarose-Gelelektrophorese keine oligonukleosomale DNA-Fragmentierung (180-200 bp) nachweisen, mit Hilfe der pulsed field-Gelelektrophorese wurden lediglich große DNA-Fragmente (15-40 kbp) aufgezeigt. Nach zweistündiger Inkubation mit 10 µM Che bzw. achtstündiger Behandlung mit 300 nM Sts starben 90% CCRF-CEM-Zellen, während 60% der HL-60-Zellen nach zweistündiger Einwirkung von Che apoptotisch bzw. tot waren. Überraschenderweise war die proteolytische Spaltung von PARP nach Behandlung beider Zellinien mit einer niedrigeren Konzentration von Che (10 µM) ausgeprägter als mit der höheren Konzentration des Proteinkinase C-Hemmers (20 µM), obwohl die Anzahl der toten Zellen direkt proportional zur eingesetzten Che-Konzentration war. Die Zugabe von FCCP bzw. von Caspasen-Inhibitor zVAD verzögerten den durch Che und Sts induzierten apoptotischen Zelltod: 20-40% mehr Zellen überlebten innerhalb der ersten sechs Stunden der Inkubation, wenn 4-20 µM FCCP zum Inkubationsmedium zugegeben wurden, während nur 15-20% mehr Zellen bei Zugabe von 50 µM zVAD am Leben blieben. Der protektive Effekt von zVAD und ATA war jedoch nur vorübergehend: sechs Stunden nach Behandlungsbeginn mit Che oder Sts gab es keinen statistisch signifikanten Unterschied im Überleben der Zellen. Die Vorbehandlung mit ATA verhinderte komplett eine Apoptose in beiden Zellinien, so daß diese mindestens einige Tage nach Behandlungsbeginn mit Serin/Threonin-Proteinkinase-Hemmern intakt blieben. Alle eingesetzten Modulatoren hemmten das Auftreten der durch Che bzw. Sts ausgelösten biochemischen Zeichen der Apoptose, wie oligonukleosomale DNA-Degradation, Abfall der PARP-Aktivität und Aktivierung der Caspase-3. Eine 3-stündige Inkubation der CCRF-CEM- und HL-60-Zellen mit 10 µM Che führte in beiden Zellinien zu einem deutlichen Abfall der intrazellulären NAD+-, NADH-, NADPH- und ATP-Konzentrationen. Insbesondere in der CCRF-CEM-Zellinie stand die Senkung des intrazellulären Gehaltes an Pyridinnukleotiden im Vordergrund, in den myeloischen HL-60-Zellen war die ATP-Depletion ausgeprägter. Während FCCP oder zVAD den Abfall der Energie- und Redoxäquivalente lediglich partiell verhinderten, war ATA in der Lage, die Depletion von NAD+, NADH, NADPH und ATP komplett zu inhibieren. Da FCCP und zVAD lediglich die mit der Apoptose assoziierten biochemischen Phänomene, wie die Aktivierung der Caspase-3 oder der Ca2+-Mg2+-Endonuklease und nicht die Depletion der Energie- und Redoxäquivalente in Leukämiezellen aufhoben, waren die durch die Einwirkung von Che aufgetretenen Störungen des Energiestoffwechsels ein möglicher Grund, weshalb die protektive Wirkung von FCCP und zVAD nur vorübergehend war.

Oxidiertes “Low density Lipoprotein“ (LDL) trägt durch Aktivierung von vaskulären End othelzellen und Thrombozyten zum Fortschreiten der Atherosklerose bei. Da die durch milde oxidiertes LDL (mox-LDL) aktivierten Signalwege in Endothelzellen und Thrombozyten bisher nur unzureichend charakterisiert waren, wurden sie in dieser Arbeit näher untersucht. Weiterhin wurde ausgehend von der Beobachtung, daß es bei milder Oxidation von LDL zur Bildung von Lysophosphatidsäure (LPA) kommt, und daß LPA die spezifische Thrombozyten- aktivierende Substanz im milde oxidierten LDL ist, in dieser Arbeit in in vitro Modellen untersucht, ob LPA und das strukturell und funktionell verwandte Lysophospholipid Sphingosin- 1-Phosphat (S1P) Signalwege regulieren, die zur pathologischen Aktivierung von Thrombozyten und Endothelzellen beitragen. Als Modellsysteme wurden unter anderem die endotheliale Permeabilität und der Plättchen-“shape change“ herangezogen. Es konnte gezeigt werden, daß milde oxidiertes LDL und LPA sowohl in Endothelzellen als auch in Thrombozyten - über Membran-gebundene LPA-Rezeptoren - die GTPase Rho und deren Effektor- Molekül Rho-Kinase aktivieren. Rho-Kinase hemmt die Myosin Leichtketten Phosphatase, wodurch es zum Anstieg der Myosin Leichtketten Phosphorylierung kommt. Myosin Leichtketten Phosphorylierung führt (i) zur Kontraktion von Endothelzellen, die wiederum einen Anstieg der endothelialen Permeabilität auslöst, und (ii) zur Formveränderung (shape change) von Thrombozyten, dem ersten Anzeichen der Plättchen-Aktivierung. Das Lysophospholipid S1P dagegen induziert in Endothelzellen sequentiell (1) Rho/Rho-Kinase abhängige Myosin Leichtketten Phosphatase-Inaktivierung, Myosin Leichtketten Phosphorylierung und Endothelzellkontraktion, (2) Rac abhängige Myosin Leichtketten Phosphatase-Aktivierung, Ausbildung von “membrane ruffles“ und Endothelzellausbreitung und (3) erneute Rho/Rho- Kinase abhängige Myosin Leichtketten Phosphatase-Inaktivierung und Endothelzellkontraktion. Das durch S1P regulierte Wechselspiel zwischen Rho- und Rac-Aktivität und die dadurch regulierten Sequenzen von Zellkontraktion und -ausbreitung sind wahrscheinlich für die Endothelzellmigration im Rahmen von Angiogenese und Wundreparatur von Bedeutung. Den Lysophospholipiden könnte also eine wichtige Rolle in der Pathogenese der Atherosklerose und in der Regulation von Angiogenese und Wundreparatur zukommen. Die pharmakologische Hemmung des Rho/Rho-Kinase Signalweges könnte möglicherweise einen neuen Ansatzpunkt zur Behandlung der Atherosklerose darstellen.