Podcasts about signalkaskade

Audio: Video: In dieser Folge: Welchen Einfluss die Ketose auf den Krebs hat. Warum es gerade zum Zeitpunkt der Strahlentherapie wichtig ist, in Ketose zu sein. Welche Abstufungen der ketogenen Ernährung es gibt. Supplementierung mit MCT Öl und exogenen Ketonen Das Video der aktuellen Folge direkt auf Youtube öffnen Eine wohl formulierte Low Carb Ernährungsweise lerne in meinem kostenlosen Online Seminar alles über die ketogene Ernährung Gratis Online Seminar Kurze Zusammenfassung Gäste Dr. Rainer Klement Dr. Rainer Klement, medizinischer Physiker aus Schweinfurt, arbeitet und forscht zum Thema ketogene Ernährung und ihr therapeutischer Einsatz bei Krebserkrankungen. Vor allem aber liegt sein Fokus auf den synergistischen Effekten von Strahlentherapie und Chemotherapie im Zusammenspiel mit einer ketogenen Ernährung. Ketogene Ernährung mindert Kachexie, also den starken Gewichtsverlust bei vielen Krebspatienten. Sie hat positiven Einfluss auf die Körperzusammensetzung. Durch eine ketogene Ernährung wird Insulin niedrig gehalten. Insulin spielt eine wichtige Rolle im Wachstum, gerade bei Tumorzellen. Die meisten Tumorzellen Überexpremieren Insulinrezeptoren und IGF-1 Rezeptoren. Insulin setzt eine Signalkaskade in gang, die der Tumorzelle signalisieren „ die Bedingungen sind günstig“. Ein erhöhter Insulinspiegel wirkt auch als Schutz für die Tumorzelle während der Bestrahlung. So sterben die Zellen nicht ab, während wenn der Insulinspiegel niedrig ist, dieser Schutz nicht vorhanden ist. Ketonkörper sind epigenetisch wirkende Faktoren – Histone deacetylase Inhibitoren Sie wirken auf das Genom der Tumorzelle, aber auch auf das der gesunden Zelle. Sie hemmen das Wachstum der Tumorzelle und schützen die gesunde Zelle vor Schäden der Bestrahlung aber auch der Chemotherapie Publizierte Studien von Dr. Rainer Klement. Besonders hervorzuheben: **Fortifying the Treatment of Prostate Cancer with Physical Activity. **Champ CE, Francis L, Klement RJ, Dickerman R, Smith RP.Prostate Cancer. 2016 Weitere deutsche Keto und Krebs Experten im Internet: Ulrike Gonder – hier in Folge #040 im Interview und ihr Buch  Mehr Fett! – Warum wir mehr Fett brauchen, um gesund und schlank zu sein Broschiert – 10. November 2010 Ulrike Kämmerer und ihr Buch Krebszellen lieben Zucker – Patienten brauchen Fett Webseiten Dr. Rainer Klement JULIAS BLOG http://PaleoLowCarb.de/ PAWELS BLOG http://superhumanoid.de

Die equine rezidivierende Uveitis (ERU) ist eine häufig in der Pferdepopulation auf-tretende Autoimmunerkrankung, bei der schubweise autoaggressive T-Lymphozyten das Auge infiltrieren. Dort führen sie zu entzündlichen Veränderungen an der Netz¬haut, die in letzter Konsequenz eine Erblindung des betroffenen Auges verursachen. Das Ziel dieser Arbeit war es, Proteine, die auf ins Auge transmigrierten Lympho-zyten im Vergleich zu peripheren Lymphozyten differentiell exprimiert sind, zu charakterisieren um dadurch zur Aufklärung der Pathogenese der ERU beizutragen. Dabei war das Protein Septin7, welches auf peripheren Blutlymphozyten von an ERU erkrankten Pferden geringer exprimiert ist als auf denen augengesunder Kontrollpferde, von besonderem Interesse, da es eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung des Zytoskeletts spielt und so maßgeblich an der Pathogenese der ERU beteiligt sein könnte. Zunächst wurden sieben monoklonale Antikörper gegen equines Septin7 hergestellt und in verschiedenen Methoden eingehend auf ihre Eignung zur Detektion dieses wichtigen zytoskelettalen Proteins untersucht. Dabei konnte für die proteinanalytisch relevanten Methoden Western Blot, Durchflusszytometrie, Immunzyto- und -histo¬chemie sowie Immunpräzipitation jeweils mindestens ein sehr gut an equines Septin7 bindender Antikörper identifiziert werden. Im Anschluss erfolgte die Untersuchung der Expression von Septin7 in Lymphozyten des peripheren Blutes und in aus dem Vitreus gewonnenen Lymphozyten von ERU-Patienten. Dabei ergab sich interessanterweise eine um den Faktor 4,7 verstärkte Expression von Septin7 in intraokulären Zellen gegenüber peripheren Lymphozyten. Die funktionelle Relevanz von Septin7 für die ERU wurde mittels eines Transmigrationsversuchs an Septin7-gesilencten peripheren Blutleukozyten (PBL) überprüft. Dabei zeigte sich eine Steigerung der Transmigrationsrate Septin7-gesilencter Zellen gegenüber Kontrollen um 28%, was auf eine Funktion von Septin7 bei der Transmigration hinweist. Zum Zweck der weiteren Charakterisierung der Funktion von Septin 7 in Pferde-PBL wurde eine Immunpräzipitation von Septin7 aus diesen Zellen durchgeführt. Die anschließende massenspektrometrische Analyse des Präzipitats ergab 47 Septin7-Interaktoren, die erstmals in Verbindung mit Septin7 in equinen PBL identifiziert werden konnten. Von besonderem funktionellem Interesse darunter waren Vimentin, ebenfalls ein Protein des Zytoskeletts, und Laktotransferrin, ein vielseitiger Immunmodulator. Die Expression dieser Proteine wurde dann durchflusszytometrisch in peripheren und intraokulären Lymphozyten analysiert. Vimentin war in nur 12 % der Lymphozyten im Auge im Vergleich zu 71% der peripheren Lymphozyten des ERU Pferdes exprimiert, die Expressionsstärke von Laktotransferrin war hingegen signifikant 8,8-fach höher in intraokulären als in peripheren Lymphozyten. Diese Expressionsänderungen vollzogen sich bei beiden Proteinen vorrangig auf CD4+ Zellen. Zusätzlich zur näheren Charakterisierung von Septin7 bei Lymphozyten von an ERU erkrankten Pferden lag besonderes Interesse auf der Identifikation differentiell regulierter Oberflächenmembranproteine zwischen peripheren und intraokulären Lymphozyten im Rahmen der ERU. In durch Oberflächenbiotinylierung von peri-pheren und intraokulären Lymphozyten gewonnenen Proben konnten in einem proteomischen Experiment insgesamt 146 differentiell exprimierte Proteine identifiziert werden, die nie zuvor auf ihre Rolle bei der ERU untersucht worden waren. Die Regulation zweier besonders interessanter Proteine, die auf intraokulären Lymphozyten stärker exprimiert waren, konnte durchflusszytometrisch bestätigt werden. Dabei handelte es sich um CD150, einen Stimulator der TCR-mediierten Signalkaskade, und CD166, ein an der T-Zellaktivierung und Leukozytenmigration beteiligtes Rezeptormolekül. Ein Transmigrationsversuch mit CD166-blockierten Zellen bestätigte auch für CD166, wie schon für Septin7, eine mögliche funktionelle Relevanz bei der Pathogenese der ERU. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Experimente ergaben eine Vielzahl interessanter differenziell regulierter Kandidaten bei Lymphozyten von an ERU erkrankten Pferden. Die hier bereits bezüglich ihrer Regulation bei der ERU untersuchten Proteine Vimentin, Laktotransferrin, CD150 und CD166 sollten in Zukunft weiter auf ihre funktionelle Beteiligung an der Pathogenese der ERU untersucht werden. Zusätzlich könnten besonders der Septin7-Interaktor Cdc42, sowie die Oberflächenproteine P2X-Purinorezeptor, SIGIRR und CD6 große funktionellen Bedeutung bei der ERU haben und sollten Gegenstand künftiger Forschung sein, um die Pathogenese der häufigen und schwerwiegenden Erkrankung ERU weiter aufzuklären.

Für die erfolgreiche Befruchtung einer Eizelle ist die Calcium-regulierte Akrosomreaktion des Spermiums eine essentielle Voraussetzung. Sie bewirkt nicht nur die seit langem bekannte Freisetzung hydrolytischer Enzyme aus dem akrosomalen Vesikel zur Penetration der Eihülle (Zona pellucida), sondern legt auch das für die Spermien-Oozyten-Erkennung notwendige Izumo-Protein auf der Spermienoberfläche frei. Erst durch die nach Eizellkontakt induzierte großflächige Verschmelzung von äußerer akrosomaler Membran und der darüber liegenden Plasmamembran an hunderten von Fusionsstellen wird genügend Izumo-Protein auf der inneren akrosomalen Membran exponiert, um eine stabile Verbindung mit dem kürzlich auf der Eizelloberfläche identifizierten Interaktionspartner Juno zu gewährleisten. Welche Regulationsmechanismen der Koordination dieser multiplen Einzelfusionsereignisse bei der Akrosomreaktion zugrunde liegen, ist bislang jedoch weitgehend ungeklärt. In Neuronen wird die Präzision der Calcium-regulierten Neurotransmitter-Exozytose durch die cytomatrix of the active zone (CAZ), einem Netzwerk aus SNARE-regulierenden Gerüstproteinen, koordiniert. Aufgrund der funktionellen Parallelen zwischen den Exozytoseprozessen in Neuronen und Spermien sollte in der vorliegenden Arbeit geprüft werden, ob in Spermien ein analoges, CAZ-ähnliches Proteinnetzwerk die sich Reißverschluss-artig ausbreitende, multiple Fusionsporenbildung der Akrosomreaktion kontrolliert. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass das RIM2α-Protein die Hauptisoform der RIM-Proteinfamilie in Säugerspermien darstellt, deren Vertreter seit einiger Zeit als molekulare Knotenpunkte des CAZ-Proteinnetzwerkes an der Präsynapse gelten. Neben RIM2 wurde auch für ubMunc13-2, das in dieser Arbeit als prädominanter Subtyp der Munc13-CAZ-Proteinfamilie in Spermien identifiziert wurde, sowie für die beiden riesigen Gerüstproteine Piccolo/Aczonin und Bassoon eine distinkte Lokalisation in der akrosomalen Region von Nagerspermien nachgewiesen. Des Weiteren konnte belegt werden, dass RIM2 und ubMunc13-2 an Detergens-resistente Membranmikrodomänen in Spermien assoziiert sind, die seit einiger Zeit für die Rekrutierung der SNARE-Fusionsmaschinerie in Spermien bekannt sind. Eine potentielle Netzwerk-bildende Funktion von RIM2 wurde in in vitro Bindungsstudien, die u. a. mit massenspektrometrischen Analysen kombiniert wurden, bestätigt. Dabei zeigte sich, dass RIM2α sowohl testikuläres ubMunc13-2 als auch die CAZ-Proteine RIM-BP3 und das erstmals in Reproduktionsgewebe nachgewiesene ELKS/ERC2 sowie einige Zytoskelett-assoziierte Proteine bindet. Die funktionelle Bedeutung eines CAZ-ähnlichen Netzwerkes für die Akrosomreaktion wurde in quantitativen Exozytose-Analysen an epididymalen Spermien verifiziert. Eine selektive Blockierung einzelner Domänen von RIM2, aber auch von ubMunc13-2 und Piccolo/Aczonin reduzierte die Calcium-induzierte akrosomale Exozytoserate um mindestens 45 %. Die Funktion der α Isoform des RIM2-Proteins konnte durch funktionelle Exozytosestudien an RIM2α-defizienten Spermien einer entsprechenden Gen-defizienten Mauslinie verifiziert werden. Interessanterweise führte eine Erhöhung der intrazellulären Calcium-Konzentration durch das Calcium-Ionophor A23187 zu keinem signifikanten Unterschied der Akrosomreaktion von RIM2α-defizienten im Vergleich zu Wildtyp-Spermien. Dieser Befund könnte möglicherweise auf eine kompensatorische Wirkung anderer, ebenfalls in Spermien exprimierter RIM1- und RIM2-Isoformen zurückzuführen sein. Allerdings wurde für die Akrosomreaktion nach Stimulation mit isolierter und solublisierter Zona pellucida in RIM2α-defizienten im Vergleich zu Wildtyp-Spermien eine signifikante Reduzierung der akrosomalen Exozytose-Induktion festgestellt. Da die Applikation eines Calcium-Ionophors die Signalkaskade umgeht, die unter physiologischen Bedingungen zum Calcium-Influx und damit zur Membranfusion führt, scheint das RIM2α-Protein Komponenten der Signalkaskade und/oder die Calcium-Kanäle für die Akrosomreaktion zu rekrutieren. Somit könnte es dazu beitragen die gerichtete, großflächige Fusionsporenbildung nach Zona pellucida-Stimulation zu gewährleisten. Im Rahmen dieser Dissertation durchgeführte Untersuchungen deuten außerdem an, dass RIM2α eine Interaktion mit dem Multi-PDZ-Domänen Protein 1 (MUPP1) eingehen könnte. MUPP1 ist im Komplex mit der Calcium/Calmodulin abhängigen Kinase II daran beteiligt, eine spontane, durch die sekundäre Reifung der Spermien im weiblichen Genitaltrakt begünstigte Akrosomreaktion zu verhindern. Als molekularer Knotenpunkt könnte RIM2 demnach sowohl eine spontane Exozytose verhindern als auch durch die Rekrutierung weiterer CAZ-Proteine und des Zytoskeletts die großflächige, multiple Fusionsporenbildung zur Freilegung von ausreichend Izumo-Molekülen auf der Spermienoberfläche sicherstellen. Eine Lokalisation in Detergens-resistenten Membranplattformen, wie sie auch für MUPP1 und die SNARE-Proteine in Spermien gezeigt wurde, könnte diese integrierende Funktion von RIM2 für die akrosomale Exozytose unterstützen.

Sarkome stellen eine heterogene Gruppe von mesenchymalen Tumoren mit einem teilweise aggressiven klinischen Verlauf dar. Die biomedizinische Forschung untersucht molekulare Mechanismen, um durch eine gezielte Pharmaka-Modulierung die Effizienz klassischer Behandlungsmethoden zu steigern. Ein vielversprechendes therapeutisches Verfahren basiert auf der Anwendung der Hyperthermie in Kombination mit einer Standardchemotherapie. Die biologischen Auswirkungen der Hyperthermie auf intrazelluläre Prozesse, wie z.B. Signaltransduktionskaskaden, Reparaturmechanismen und Apoptosewege sind bislang nur teilweise erforscht. In der Arbeit wurde die Auswirkung eines Hitzeschocks auf den anti-apoptotischen Akt-mTOR-Signaltransduktionsweg und dessen Bedeutung für die Vitalität der mit Hitze- oder Thermo-Chemotherapie behandelten Krebszellen in vitro untersucht. Anhand der in unterschiedlichen Sarkomzelllinien durchgeführten Analysen konnte festgestellt werden, dass eine Hitzeexposition bei einer klinisch relevanten Temperatur von 41,8°C eine starke Phosphorylierung der Kinasen Akt, mTOR und p70/p85 S6K induziert. Die zeitgleich beobachtete Erhöhung der HSP70-Expression unter einem Hitzeschock deutet auf eine adäquate Antwort der Zellen auf Hitzeschock hin. Die Aktivierung des Akt-mTOR-Signalweges sowie die Induktion von HSP70 wirken anti-apoptotisch. Eine Unterdrückung von PTEN und die resultierende Hyperaktivierung von Akt führten zu einer gesteigerten Proliferation der Zellen. Durch die Hyperaktivierung von Akt konnte die Vitatlität und Koloniebildungsfähigkeit der Zellen nach einem Hitzeschock verbessert werden, was durch Perifosin wiederum unterdrückt werden konnte. Die Anwendung des Akt-Inhibitors Perifosin hat einen stark reduzierenden Effekt auf die konstitutive und Hitzeschock-bedingte Phosphorylierung der Akt-Kinase und ihrer downstream targets. So vermindert Perifosin die Vitalität und das klonogene Überleben von Sarkomzellen, die einem Hitzeschock ausgesetzt wurden. Eine Analyse hinsichtlich des Akt-mTOR-Signalweges in vitro zeigt, dass auch Doxorubicin bei 37°C die Aktivierung der Signalkaskade auslöst. Zusätzlich wird durch Doxorubicin die PARP-Expression verstärkt. Die Kombinationsbehandlung von Sarkomzellen mit Doxorubicin und Perifosin zeigt einen reduzierenden Effekt auf die Akt-Phosphorylierung, sowie die Induktion der PARP-Expression und sensitiviert die Sarkomzellen gegenüber einem Hitzeschock. Darüber hinaus konnte Perifosin die relative Resistenz den Osteosarkom MG63-Zellen und den Fibrosarkom HT1080-Zellen gegenüber Doxorubicin verringern. In Akt-KD-Experimenten konnte dabei gezeigt werden, dass der Effekt von Perifosin spezifisch der Akt-Inhibition zugeschrieben werden kann. Sowohl ein Akt-KD als auch Perifosin führt zu einer Unterdrückung der Phosphorylierung von mTOR und p70/p85 S6K, zu einer Verminderung der Hitze-bedingten HSP70-Induktion und zur Induktion der Apoptose. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass Akt eine wichtige Rolle in dem intrazellulären Schutzmechanismus und Überleben der dem Hitzeschock ausgesetzten Zellen spielt. Sie deuten auf eine wichtige Rolle des Akt-mTOR-Signalweges bezüglich der Überlebensfähigkeit der Zellen während eines Hitzeschocks hin.

In der deutschen Bevölkerung leidet, bezogen auf den BMI (Body-Mass-Index), etwa jeder zweite an Übergewicht. Innerhalb dieser Gruppe müssen dabei über 25 % als krankhaft adipös eingestuft werden. Trotz der weiten Verbreitung, ist zurzeit weder eine erfolgreiche medikamentöse Therapie der Adipositas verfügbar, noch sind die grundlegenden Mechanismen der Gewichtsregulation vollständig verstanden. Der MC4R (Melanocortin-4-Rezeptor) und sein Ligand α-MSH (melanocyte-stimulating hormone) stellen einen entscheidenden Punkt bei der Energieregulation des Körpers dar und sind damit eine vielversprechende pharmakologische Zielstruktur zur Behandlung von Adipositas. Trotz der enormen Bedeutung dieses Rezeptors ist bemerkenswert wenig über die MC4R-induzierten Signalwege bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, α MSH-induzierte anorexigene Signal¬wege in murinen hypothalamischen Zellen (GT1 7), die den MC4R endogen exprimieren, zu identifizieren und zu charakterisieren. In dieser Arbeit konnte mit hochspezifischen Antikörpern gezeigt werden, dass nach 20 h Serumentzug die Stimulation von GT1-7 Zellen mit α MSH die cAMP-abhängige PKA (Proteinkinase A) aktiviert und somit zu einer ERK-1/2 (extracellular signal-regulated kinase-1/2) Phosphorylierung führt. Die aktivierte ERK-1/2 inhibiert anschließend die konstitutiv aktive AMPK-Kinase LKB1 (liver kinase B1), was in einer verminderten Phosphorylierung der nach¬geschalteten AMPK (AMP-activated protein kinase) an Threonin 172 resultiert. Damit ergibt sich eine lineare α-MSH-induzierte Signalkaskade, bei der die AMPK Dephosphorylierung von PKA, ERK-1/2 und LKB1 abhängig ist. Die Durchführung von Versuchen nach mehrstündigem Serumentzug ist zwar etabliert, führt aber zu Veränderungen in der Zelle, die sich unter anderem auf Proliferation und Morphologie auswirken. Da unklar ist, welche Versuchs¬bedingungen dem physiologischen Zustand eines Neurons entsprechen, wurde die α MSH-induzierte Signalkaskade zusätzlich unter serumhaltigen Bedingungen untersucht. Dabei führt die Stimulation mit α-MSH immer noch zu einer Aktivierung der ERK-1/2 und auch zu einer Dephosphorylierung der AMPK, letzteres allerdings unabhängig von PKA und ERK-1/2. Des Weiteren wird die AMPK nicht mehr exklusiv durch LKB1 reguliert, sondern die AMPK-Kinase TAK1 (TGF-β-activated kinase-1) spielt ebenfalls eine Rolle. Erste Hinweise aus einem Kinase-Aktivitäts-Array deuten daraufhin, dass diese Unterschiede in einer distinkten ERK-1/2 Aktivierung, über Rap-1 unter serumfreien oder über K-Ras unter serumhaltigen Bedingungen, begründet sein könnten. Diese Dissertation soll zu einem besseren Verständnis von anorexigenen Signal-wegen im Hypothalamus beitragen und könnte bei der Generierung neuer Anti Adipositas Medikamente hilfreich sein.

Atopische Erkrankungen und Asthma bronchiale beeinträchtigen einen Großteil der in den Industriestaaten lebenden Menschen und sind weltweit verbreitet. Es ist zunehmend Konsens, dass die Entstehung von Asthma bronchiale und atopischen Erkrankungen im Kontext einer Interaktion zwischen determinierter, aber modulationsfähiger genetischer Gegebenheit und Umweltbedingungen gesehen werden muss. Dabei wird immer häufiger die Beobachtung gemacht, dass bestimmte Zeitfenster in der immunologischen Reifung eines Individuums Einfluss auf die Entstehung der Erkrankungen haben können. Daher war die Untersuchung einer genetisch weitgehend homogenen, durch politische Umstände jedoch im Kleinkindalter deutlich differenten Umweltbedingungen ausgesetzten Population ein vielversprechender Ansatz zur Klärung der Einflüsse von Genveränderungen im Interleukin-4-Rezeptor-alpha-Gen und seiner unmittelbaren Liganden auf die Entstehung von Allergie-bedingten Erkrankungen. Hierfür wurde die DNS von 1120 Kindern der ISAAC-Studie aus Leipzig und München auf drei vorbeschriebene Single-Nukleotid-Polymorphismen genotypisiert, mit den Daten aus den Fragebogen korreliert und auf ihre Assoziation mit den Erkrankungen Asthma bronchiale, Heuschnupfen, atopische Dermatitis, positiver Haut-Prick-Test und IgE-Spiegel getestet. Keiner der untersuchten SNPs war in dieser Population mit Asthma, Heuschnupfen oder atopischer Dermatitis assoziiert. Der extrazelluläre SNP IL-4Ra_A148G zeigte eine tendenzielle Assoziation mit erhöhtem Gesamt-IgE der Studienkinder. Bei weitgehend gleichen Allelfrequenzen wurden keine deutlichen Unterschiede in der Erkrankungshäufigkeit gesehen, wenn nach den Herkunftsorten stratifiziert wurde. Bei der Haplotypanalyse innerhalb des IL-4Ra beeinflussten die kombinierten SNPs IL-4Ra_A148G und A1652G die IgE-Spiegel der Population, jedoch nicht stabil in allen drei eingesetzten Verfahren der Berechnung. In der Haplotypanalyse mit vorbeschrieben SNPs des Liganden IL-13 konnte ein Risiko-Haplotyp für erhöhtes IgE, IL-4Ra+ IL-13_GAA, identifiziert werden, welcher die additiven und multiplikativen Erwartungen der Einzelassoziationen deutlich übersteigt. Dies macht eine weitere Analyse dieses Haplotyps in funktionellen Studien interessant. Die weiteren untersuchten Haplotypen mit den Genen von IL-4 und dem intrazellulären Signalübermittler STAT6 konnten keine signifikanten Ergebnisse erzielen, welche kritischen Betrachtungen hinsichtlich der klinischen Plausibilität und der Limitationen der Berechnungsmodi standhielten. Daher muss eine entscheidende Rolle der untersuchten SNPs im IL-4Ra-Protein auf die getesteten Phänotypen als unwahrscheinlich angesehen werden, wobei einzelne tendenzielle Effekte auf den Serum-IgE-Spiegel insbesondere in der Haplotypanalyse aufgrund der großen Studienpopulation herausgearbeitet werden konnten. Ein modulierender Einfluss der SNPs und der gebildeten Haplotypen in dieser Signalkaskade auf IgE-vermittelte Erkrankungen kann als wahrscheinlich angesehen werden, konnte jedoch in dieser Assoziationsstudie nicht zweifelsfrei verifiziert werden. Im Rahmen eines „Risikopanels“ für die Entwicklung eines hohen IgEs, beziehungsweise IgE-vermittelter Erkrankungen sind die SNPs IL-4Ra_A148G und A1652G somit weiterhin interessante Kandidaten.

In der vorliegenden Dissertation untersuchten wir mit Hilfe des psychopathologischen Tiermodells der HAB- und LAB-Ratten, welche sich nicht nur bezüglich ihrer genetisch determinierten Emotionalität und ihrer Stressbewältigungsstrategien, sondern auch hinsichtlich der Reaktivität der HPA-Achse unterscheiden, Effekte des Serotonin-Wiederaufnahmehemmers Paroxetin und von rTMS auf Verhalten und die neuroendokrine Regulation. Mit Hilfe des kombinierten DEX/CRH-Tests gelang es uns nachzuweisen, dass sich ein hohes Maß an angeborenem Angstverhalten in einer profunden Fehlregulation des Stresshormonsystems widerspiegelt. HAB-Tiere zeigten nach Verabreichung von Dexamethason einen verminderten Suppressionseffekt und die periphere Injektion von CRH führte zu einem deutlichen Anstieg der Plasmakonzentrationen von ACTH und Kortikosteron. Hierfür scheint intrahypothalamisch überexprimiertes und sezerniertes AVP verantwortlich zu sein, folglich führte auch die periphere Verabreichung eines V1-Rezeptorantagonisten zu einer Normalisierung des bei HAB-Tieren dysregulierten HPA-Systems im DEX/CRH-Test. Bindungskapazität und Bindungsaffinität von Glukokortikoid- und Mineralokortikoidrezeptoren unterschieden sich nicht zwischen den Zuchtlinien, so dass die durch Kortikosteron vermittelte Feedbackregulation des HPA-Systems auf der Ebene der intrazellulären Signalkaskade gestört zu sein scheint. Die mehrwöchige Behandlung mit dem selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer Paroxetin induzierte bei HAB-Tieren nicht nur eine durch die Verminderung der intrahypothalamischen AVP-Genexpression vermittelte Normalisierung des dysregulierten Hormonfreisetzungsprofiles im DEX/CRH-Test, sondern auch profunde Verhaltensänderungen im Forced Swim-Test, der als guter Prädiktor für die klinische Wirksamkeit einer antidepressiven Therapie angesehen wird. HAB-Tiere, welche eine passive Stressbewältigungsstrategie im Forced Swim-Test zeigen, struggelten nach Behandlung mit Paroxetin signifikant länger und verbrachten signifikant weniger Zeit mit Floating als unbehandelte HAB-Kontrolltiere. Sie waren in ihrem Verhalten von LAB-Tieren, auf die die Behandlung mit Paroxetin keinen Einfluss hatte, nicht mehr zu unterscheiden. Mit Hilfe von in vivo Mikrodialyse untersuchten wir den Einfluss von chronisch verabreichtem Paroxetin auf die stressinduzierte Freisetzung von Serotonin im dorsalen Hippocampus. Bei HAB-Tieren, welche eine angeborene verminderte Empfindlichkeit der raphé-hippocampalen Neurotransmission zeigen und den bei LAB-Tieren zu beobachtenden stressinduzierten Anstieg der Serotoninfreisetzung vermissen lassen, führte die Behandlung zu einer Normalisierung der serotonergen Neurotransmission. Dieser Effekt könnte mit der gezeigten Verminderung von SERT-Bindungsstellen im Hippocampus bei HAB- im Vergleich zu LAB-Tieren zusammenhängen, während die Expression von 5-HT1A-Rezeptoren in dieser Hirnregion unbeeinflusst blieb. Somit konnten wir erstmals zeigen, dass eine Normalisierung der Stresshormonregulation durch Paroxetin mit einem Anstieg der stressinduzierten Freisetzung von Serotonin im Hippocampus assoziiert ist. Dass rTMS der linken frontalen Hirnregionen antidepressive Effekte hat, konnte bereits in mehreren klinischen Untersuchungen an Patienten, die an Major Depression leiden, beobachtet werden. Unsere im psychopathologischen Modellorganismus der HAB/LAB-Tiere nach Langzeitbehandlung mit rTMS erzielten Ergebnisse gewähren neue Einblicke in die der antidepressiven Wirkung zugrundeliegenden neurobiologischen Mechanismen. Wie auch die Behandlung mit Paroxetin, wandelte rTMS die angeborene passive Stressbewältigungsstrategie der HAB-Tiere in eine signifikant aktivere Stressbewältigungsstragie im Forced Swim-Test um und dämpfte die endokrine Stressantwort der HPA-Achse. Die frontalen Hirnregionen partizipieren durch efferente Projektionen zum perinukleären Bereich des PVN an der Regulation der neuroendokrinen Reaktion auf Stressstimuli und kann die Synthese und Freisetzung von CRH und somit die Antwort des HPA-Systems hemmen. Wir konnten ebenfalls zeigen, dass rTMS auch während chronischem psychosozialem Stress eine dämpfende Wirkung auf die basale Aktivität der HPA-Achse hat. Allerdings ließ sich kein anregender Effekt auf die Neurogenese im Hippocampus nachweisen: rTMS erhöhte zwar leicht die Proliferationsrate hippocampaler Vorläuferzellen, verminderte jedoch die Überlebensrate BrDU-markierter Neurone. Daher scheinen andere Faktoren, neben den Glukokortikoiden, eine mindestens genauso große Rolle bei der Regulation der Anzahl und der Ausreifung der Vorläuferzellen im Hippocampus zu spielen. Wir folgern daraus, dass die Dämpfung des HPA-System wahrscheinlich ein wichtiger, der klinisch beobachteten antidepressiven Wirkung von rTMS zugrundeliegender Mechanismus ist, es mit unserem experimentellen Design jedoch nicht gelang, einen stimulierenden Effekt von rTMS auf die Neurogenese im adulten Hippocampus nachzuweisen.

Die Familie der Geruchsrezeptoren ist zwar ein zentrales Forschungsgebiet, dennoch ist wenig über sie bekannt. Im Folgenden wird dargestellt, worin die beiden Hauptursachen für die Problematik der Analyse von Geruchsrezeptoren bestehen und welche Strategien in dieser Arbeit gewählt wurden, um einen experimentellen Ansatz zur Untersuchung von Geruchsrezeptoren zu finden: 1. Erst wenigen Geruchsrezeptoren konnten Liganden zugeordnet werden . Da noch keine Struktur eines Geruchsrezeptors bekannt ist, können bislang Modellvorstellungen nur über Sequenzhomologien innerhalb der Rezeptorgruppe oder anhand verwandter Rezeptoren, z. B. dem Rinderopsin, erstellt werden. Offensichtlich reichen diese Modelle jedoch nicht aus, um effektiv Liganden zuzuordnen oder Struktur-Funktion-Zusammenhänge zu erkennen. Das HEK-293-Zellsystem erwies sich zwar als das bisher effektivste heterologe Expressionssystem für diese Art von Rezeptoren, doch auch hier ist die Zahl beschriebener, funktionell exprimierter ORs begrenzt . Es gibt also nur wenige Möglichkeiten, Geruchsrezeptoren funktionell zu exprimieren, und daher besteht ein Bedarf an weiteren Expressionssystemen, um diese Rezeptoren in vivo untersuchen zu können. 2. Neben der Problematik einer funktionellen Expression gibt es bislang kein Expressionssystem, welches die Herstellung geeigneter Mengen für eine Strukturaufklärung dieser Rezeptoren ermöglicht. Die Menge der synthetisierten Rezeptoren ist in der Regel zu gering oder die Zielproteinspezies liegt in Einschlusskörpern vor. Zu 1) Die funktionelle Expression mit korrekter Translokation des Membranproteins sollte in Kombination mit einer Semliki Forest Virus-basierten Infektion in Säugetier P19-Zellen durchgeführt werden. Ausgewählt wurde diese Zelllinie aufgrund folgender Tatsachen: es handelt sich bei der P19-Zelllinie um Teratokarzinom-Zellen, welche ursprünglich aus embryonalen Stammzellen, implantiert in Hodengewebe, generiert wurden. Einem Gewebe also, in dem in vivo eine Geruchsrezeptor-Expression nachgewiesen wurde . Ein weiterer vielversprechender Umstand war die Differenzierbarkeit dieser Fibroblasten-ähnlichen Zellen in neuronale Zellen, dem Zelltyp, der auch in vivo für olfaktorische Neuronen vorliegt. Dementsprechend lautet die Annahme, dass es sich um eine optimale Zelllinie für die Expression rekombinanter ORs handeln kann, die zur zeitgerechten Expression aller für die olfaktorische Signalkaskade notwendigen Bestandteile befähigt ist. Die Zelllinie sollte bezüglich ihrer Eignung als Expressionsplattform für Geruchsrezeptoren charakterisiert und Expressionsstudien am Beispiel des Rezeptors OR5 durchgeführt werden. Zu 2) Die Überexpression des Membranproteins zur quantitativen Isolierung erfolgte in Hefe. Gegenüber E. coli ist der Hefeorganismus zur Durchführung posttranslationaler Modifikationen fähig. Ein Vorteil im Vergleich zu Säugerzellen sind die hohen erreichbaren Zelldichten. Primärgewebe kam für diese Fragestellung nicht in Frage: eine Isolierung wäre mit sehr geringen Ausbeuten verbunden, eine Problematik, die durch die Verwendung von heterologen Expressionssystemen umgangen werden kann. Es wurde eine „unfolded protein response“ (UPR)-kontrollierte Expression in Saccharomyces cerevisiae ausgewählt, um zu gewährleisten, dass überwiegend korrekt gefaltetes Rezeptorprotein gebildet wird. Mit dieser Arbeit sollten erstmals durch eine optimierte Expression, Produktion und Isolierung ausreichende Proteinmengen des Geruchsrezeptors OR5 (aus R. norvegicus) mit einer Homogenität von >90% zur Verfügung gestellt werden, um biochemische und strukturelle Charakterisierungen durchzuführen. Zusätzlich sollten monoklonale OR5-Antikörper generiert werden, um eine spezifische Detektion und Immunopräzipitation des Geruchsrezeptors OR5 zu ermöglichen. Zusammengefasst tragen die etablierten Systeme dazu bei, die genaue Rolle der ORs in der Geruchswahrnehmung in Zukunft entschlüsseln zu können. Mit Hilfe der P19-Zelllinie wird die OR-Charakterisierung in einem heterologen System ermöglicht, und durch den Gebrauch des Hefeexpressionsystem und die optimierte Isolierungs-Strategie kann das Material für eine Strukturaufklärung bereitgestellt werden.

Die cGMP-abhängige Proteinkinase (cGKI) vermittelt den relaxierenden Effekt der NO/cGMP Signalkaskade im glatten Muskel. Die Phosphorylierung des IP3-Rezeptor assoziierten cGMP-Kinase Substrats (IRAG) ist ein Prozess, der in diesem Mechanismus involviert ist. Um dieses Modell genauer zu verifizieren, wurde die cGMP-abhängige Relaxation in Mäusen, die ein modifiziertes IRAG expremieren, untersucht. Bei der IRAGD12/D12 Maus handelt es sich um eine Deletionsmutante, bei der die Interaktionsstelle von IRAG mit dem IP3-Rezeptor Typ I zerstört wurde, was dazu führt, dass IRAG nicht mit dem IP3-Rezeptor Typ I interagieren kann. Diese Mäuse zeigen eine normale Futteraufnahme, der Kotabsatz ist aber signifikant geringer als bei Wildtypmäusen. Eine Röntgenkontrastuntersuchung mit Hilfe von Bariumsulfat offenbarte eine deutliche Verlängerung der Darmpassagezeit, einen Megaoesophagus sowie ein Megacolon. In situ-Erhebungen an der eröffneten Bauchhöhle bestätigen diese Befunde. Gründe für diese Veränderungen könnten Funktionsstörungen in der glatten Muskulatur sein. Zur Stützung dieser Vermutung wurden die cGMP-abhängigen Effekte an der glatten Muskulatur des Darmtraktes untersucht. Die Untersuchung des Hormon induzierten Tonus im Jejunum ergab keinen signifikanten Unterschied in der cGMP-Wirkung zwischen den Wildtyp- und den IRAGD12/D12 Mäusen. Der CCh induzierte Tonus im Colon der Wildtypmäuse wird im Gegensatz zu den IRAGD12/D12 Mäusen durch 8 Br- cGMP um ca. 90% reduziert. Bei den IRAGD12/D12 Mäusen bewirkt 8 Br cGMP nur eine sehr geringe Relaxation (16%) des Hormon induzierten Tonus am Längsmuskel des Colons. Eine Vorinkubation mit dem Phosphatase-Hemmstoff Calyculin A in Präparaten von Wildtypmäusen hebt den relaxierenden Effekt von 8-Br-cGMP im glatten Muskel des Dünndarms auf, im glatten Muskel des Colons findet dagegen keine Aufhebung statt. Die Ergebnisse zeigen, dass IRAG eine entscheidende Bedeutung für die cGMP/cGKI-vermittelte Relaxation im Colon, aber nicht im Jejunum hat. Eine cGMP/cGKI-vermittelte Aktivierung einer Phosphatase kann als möglicher Mechanismus der cGMP abhängigen Relaxation im Jejunum in Frage kommen. Eine mögliche Phosphatase könnte hierbei die Myosin leichte Ketten Phosphatase (MLCP) sein. Es ist aber nach wie vor unklar, ob diese Ergebnisse Grund für die geringe Lebenserwartung der IRAGD12/D12 Mäuse sind. Um die Ursachen dafür zweifelsfrei feststellen zu können, bedarf es weiterführender Untersuchungen.

Podosomen sind ein prominenter Teil des Aktinzytoskelettes primärer humaner Makrophagen und wahrscheinlich essentiell für Adhäsion, Matrixverdau und gerichtete Migration. In der vorliegenden Arbeit wurde die Regulation dieser Strukturen untersucht. Es konnte zunächst gezeigt werden, dass Monozyten Podosomen nicht nur auf starren, künstlichen Oberflächen wie Glas-Deckgläschen ausbilden, sondern auch auf einem Monolayer aus Endothelzellen. Dies unterscheidet sie klar von anderen Adhäsionsstrukturen wie z.B. focal adhesions. Auch in verschiedenen Zelllinien, unter anderem in Krebszellen, ließen sich podosomale Strukturen nachweisen bzw. induzieren. Diese Befunde sind Hinweis einerseits auf die physiologische Relevanz von Podosomen und andererseits auf eine wahrscheinlich weite Verbreitung dieser Strukturen in verschiedenen Zelltypen. Podosomen sind hochdynamische Strukturen mit einer Halbwertszeit von 2-12 Minuten, das heißt, es werden permanent Podosomen abgebaut und neu gebildet. Dazu ist die Polymerisation und Depolymerisation von filamentösem (F-)Aktin notwendig. Regulationsmechanismen F-Aktin-aufbauender Wege sind gut untersucht und bekannt, weshalb in der vorliegenden Arbeit F-Aktin-abbauende Wege untersucht wurden. Ein wichtiger Regulator des Aktinzytoskelettes ist Cofilin, das die Depolymerisierung von Aktinfilamenten beschleunigt und unter anderem durch Phosphorylierung am Serin-3 inaktiviert werden kann. Folgende Ergebnisse sprechen für eine wichtige Rolle von Cofilin in der Podosomen-Regulation: Es konnte eine spezifische Lokalisation von Cofilin und phosphoryliertem Cofilin in der Aktin-reichen Podosomen-Kernstruktur nachgewiesen werden. Im Western Blot zeigte sich eine Korrelation des Grades der Cofilin-Phosphorylierung mit der Podosomenanzahl. Durch Mikroinjektion eines kurzen Peptids, welches die Cofilin-Phosphorylierung inhibiert, sowie durch Transfektion von Cofilin-siRNA konnte die Podosomen-Bildung reduziert werden. Die am besten untersuchten Cofilin-Kinasen sind die LIM-Kinasen 1 und 2. Mittels RT-PCR war in unserer Arbeitsgruppe bereits die Expression von LIMK1 in Makrophagen nachgewiesen worden. Auch Ergebnisse im Western Blot sowie in DNA-Arrays weisen auf LIMK1 als dominante Isoform in Makrophagen hin. In fixierten Präparaten konnte allerdings weder mit kommerziell erhältlichen noch mit einem selbst hergestellten, gegen die LIM-Domänen von LIMK1 gerichteten Antikörper eine spezifische Lokalisation von LIMK1 an Podosomen nachgewiesen werden. Mittels Nucleofection wurden deshalb verschiedene LIM-Kinase-Konstrukte transfiziert und überexprimiert. Dabei bestätigten sich die Ergebnisse der Antikörperfärbungen, keines der Konstrukte war in Podosomen zu finden. Alle Konstrukte mit Kinase-Aktivität führten zum raschen Krampfen und Ablösen der Zellen, wobei die Adhäsionsfläche bis zuletzt mit Podosomen bedeckt war. Im Gegensatz zu den Befunden aus der Transfektion war durch Mikroinjektion der konstitutiv aktiven Kinase-Domäne von LIMK1 eine deutliche Reduktion der Podosomen-Bildung zu erzielen. Hier können konzentrationsabhängige Effekte eine Rolle spielen. Als Gegenspieler der LIM-Kinasen wurden die Phosphatasen PP1 und PP2A beschrieben. Eine spezifische Lokalisation von PP2A an Podosomen war jedoch nicht nachzuweisen, zudem hatte eine Inhibition der beiden Phosphatasen keinen Effekt auf die Podosomenbildung oder den Podosomenabbau. Dies spricht gegen eine Beteiligung von PP1 oder PP2A an der Podosomenregulation. LIM-Kinasen selbst können durch Effektoren der Rho-GTPasen Rho, Rac und Cdc42 reguliert werden. So aktiviert der Rho-Effektor ROCK LIMK1 und LIMK2. Der ROCK-Inhibitor Y?27632 führte zu einer Störung der Podosomen-Verteilung, auch die Podosomen-Neubildung wurde stark inhibiert. Dies spricht für eine Beteiligung von ROCK an der Podosomenregulation. Auch Rac und Cdc42 können durch die gemeinsamen Effektoren der PAK-Familie eine Aktivierung von LIMK1 bewirken, dabei sind PAK1 und PAK4 die am besten untersuchten Isoformen. Die Transfektion verschiedener PAK1- und PAK4-Konstrukte führte jeweils zu einer Reduktion der Podosomen-Anzahl, unabhängig von der Kinase-Aktivität des Konstruktes. Die Kinase-inaktive PAK4-Mutante führte zu einer Reduktion des F-Aktin mit kleinen Podosomen, während die konstitutiv-aktive PAK4-Mutante große Podosomen mit vermehrtem F-Aktin bewirkte. Weitere Arbeiten zur Untersuchung vor allem von PAK4 in unserer Arbeitsgruppe konnten diese Ergebnisse bestätigen und quantifizieren sowie weitere Interaktionspartner nachweisen. Eine weitere Regulationsmöglichkeit von Cofilin ist die Bindung des second messengers PIP2, welcher unter anderem durch Isoformen der Phospholipase C (PLC) hydrolysiert werden kann. Die Mikroinjektion zweier Peptide, die laut Literatur zu einer PIP2-Inhibition bzw. einer Steigerung des PIP2-Abbaus führen, hatte keinen Einfluss auf Podosomen. Durch Transfektion der PH-Domäne von PLCd1, welche als PIP2-Sensor eingesetzt werden kann, konnte jedoch eine teilweise Lokalisation von PIP2 an Podosomen gefunden werden. Mit spezifischen Antikörpern konnte zudem eine Lokalisation von PLCb1 im Aktin-reichen Podosomenkern und von PLCb2 in der podosomalen Ringstruktur nachgewiesen werden, PLCb3 zeigte keine spezifische Lokalisation. Auch ein PLCb2-Konstrukt reicherte sich nach Transfektion in der podosomalen Ringstruktur an. Der PLC-Inhibitor U-73122 führte zu einem kompletten Verschwinden der Podosomen mit nachfolgender Ablösung der Zellen. Aufgrund dieses Befundes und der spezifischen Lokalisation ist von einer Beteiligung der PLCb1 und PLCb2 in der Podosomen-Regulation auszugehen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten somit wichtige Effektoren der podosomalen Aktinregulation identifiziert werden: Cofilin als direkter Interaktionspartner von Aktin, LIMK1 als Cofilin-Regulator sowie ROCK und PAK als upstream-Regulatoren in der Signalkaskade. Darüber hinaus scheinen PLCb1 und PLCb2, möglicherweise über PIP2, ebenfalls an der Podosomen-Regulation beteiligt zu sein. Dies legt die Grundlage für weitere Untersuchungen über die molekularen Mechanismen der podosomalen Aktinregulation.

Widerstandsarterien spielen eine wichtige Rolle bei der Durchblutungsregulation. Bisher konnte der wichtigste endotheliale Dilatator in diesen Gefäßen, EDHF, nicht eindeutig identifiziert werden, da pharmakologische Inhibitoren unspezifische Nebenwirkungen aufwiesen. Die spezifische Inhibition von Enzymen mittels Antisensetechnik konnte in intakten Arterien nicht durchgeführt werden, da diese nur über einen kurzen Zeitraum funktionell intakt erhalten werden konnten. Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein neues Organkulturmodell entwickelt, in dem erstmalig die endothelabhängigen EDHF- und NO-vermittelten Dilatationen über 48 h vollständig erhalten werden konnten. Zusätzlich entwickelten die kultivierten Arterien einen mit dem frisch isolierter Arterien vergleichbaren Spontantonus und zeigten eine myogene Reaktion, die sich in Kinetik und Ausmaß der Kontraktion nicht von den Kontrollarterien unterschied. Ebenso kontrahierten die chronisch perfundierten Arterien auf Stimulation mit Noradrenalin und dilatierten nach Applikation des NO-Donors SNP in vergleichbarem Ausmaß wie frisch isolierte Arterien. Um zu untersuchen, ob möglicherweise eine CytochromP450-Epoxygenase in der Signalkaskade des EDHF eine Rolle spielt, wurde zunächst die Expression von CYP2C8 in Widerstandsarterien mittels rtPCR und in-situ-Hybridisierung nachgewiesen. Da mit dem Organkulturmodell die Arterien funktionell vollständig intakt gehalten werden konnten, wurde die Wirkung von Antisense-Oligonucleotiden, die gegen CYP2C8 gerichtet waren, untersucht. Mittels konfokaler Mikroskopie konnte gezeigt werden, dass die FITC-markierten Oligonucleotide sich nur in der Intima befanden und die Transfektion des Endothels eine hohe Effizienz aufwies. Die Transfektion hatte keinen Effekt auf die NA-induzierte Kontraktion, auf die durch NS1619 (KCa-Kanalöffner)- oder die SNP- vermittelte Relaxation, was zeigt, dass die Funktion des glatten Muskels durch die Transfektion unbeeinträchtigt blieb. Die EDHF-vermittelten Dilatationen wurden durch die Transfektion mit den Antisense-Oligonucleotiden um 76% und die korrespondierenden Calciumabfälle um 58 % reduziert, während die Kontrolltransfektionen mit Scrambled- oder Senseoligonucleotiden keinen Einfluss auf die EDHF-mediierten Dilatationen hatten. Die endothelialen Calciumanstiege nach Stimulation mit ACh blieben in den Antisense-transfizierten Arterien unverändert. Das bedeutet, dass die Signaltransduktion der ACh-Rezeptoren durch die Transfektion funktionell nicht beeinträchtigt wurde. Auf diese Weise konnte mit einem spezifischen Inhibitor gezeigt werden, dass CYP2C8 eine EDHF-Synthase ist oder dessen Metabolit einen permissiven Faktor für einen anderen EDHF darstellt und ein elementarer Bestandteil der EDHF-Signalkaskade ist. Zusätzlich wurden mit diesem Organkulturmodell die Auswirkungen des kardiovaskulären Risikofaktors Hochdruck durch isolierte Erhöhung des transmuralen Drucks auf 120 und 160 mmHg (SMA120 bzw. SMA160) während einer Kulturperiode (48 h) untersucht. In den funktionellen Testungen zeigten sich nach 48 h geringere Außendurchmesserwerte in SMA120 und SMA160 im Sinne eines Remodelings. Der erhöhte Perfusionsdruck führte darüber hinaus zu einer Verstärkung der Noradrenalin-vermittelten Kontraktion. Dies ist jedoch nicht durch eine Erhöhung der Calciumsensitivität der Myofilamente zu erklären, da diese im Vergleich zur Kontrolle unverändert war, sondern durch eine Verstärkung der NA-induzierten Calciumanstiege. Neben den Veränderungen in der glatten Muskulatur zeigte sich insbesondere auch eine Beeinträchtigung der Endothel-vermittelten Relaxationen. Die NO-mediierte Dilatation wurde durch die chronische Perfusion bei 120 mmHg um 38% reduziert und bei SMA160 vollständig aufgehoben. Ebenso wurde die EDHF-vermittelte Relaxation bei SMA120 um 20 % und bei SMA160 um 47% verringert und der korrespondierende Calciumabfall um 41 % reduziert. Diese Reduktion der endothelialen Dilatationen wurde nicht durch eine Erhöhung der Elastance der Arterienwand hervorgerufen, da die dosisabhängige SNP-mediierte Relaxation unbeeinträchtigt war. Zusätzlich scheint eine strukturelle Schädigung des Endothels durch den erhöhten Druck unwahrscheinlich, da mittels Rasterelektronenmikroskopie keine Schäden an der Intima dargestellt werden konnten. Die Expression des ACh-Rezeptors scheint auch nicht in dem Maße verringert zu sein, dass sich daraus die verringerten NO- und EDHF-mediierten Relaxationen erklären ließen, da der endotheliale Calciumanstieg in SMA120 im Vergleich zu SMA45 unverändert war. Daher wird die Beeinträchtigung durch den erhöhten Druck in einem nachgeschalteten Signaltransduktionsweg vermutet. Erhöhter transmuraler Druck hat in diesem Modell innerhalb von 2 Tagen schon zu einer erheblichen Beeinträchtigung der endothelialen Funktionen und zu einer verstärkten Reaktivität des glatten Muskels in Widerstandsarterien geführt. Zwar ist eine Erhöhung des transmuralen Drucks für 48 h nicht mit einem jahrelang bestehenden Hypertonus vergleichbar, jedoch könnte man die so erhobenen Befunde als Hinweis werten, dass eine frühzeitige konsequente antihypertensive Therapie sinnvoll ist, um die druckinduzierte Verstärkung der glattmuskulären Reaktivität und die Einschränkung der Endothelfunktion zu verringern und eine daraus resultierende weitere Erhöhung des Blutdruckes zu verhindern.

Der Tonus der glatten Muskulatur wird einerseits direkt durch Aktivierung des kontraktilen Apparates und andererseits über Veränderungen der intrazellulären Calciumkonzentration gesteuert. NO freisetzende Pharmaka aktivieren die lösliche Guanylylzyklase und führen über den cGMP/cGMP-Kinase abhängigen Signalweg zur Erschlaffung der glatten Muskulatur. Wie die Kinase dieses Signal vermittelt ist noch weitgehend unklar, wobei schon einige Substrate der cGMP-Kinase I bekannt sind. In der Mikrosomenfraktion glatter Muskeln wurde ein stabiler Komplex der cGMP-Kinase I und ihrer Substrate IRAG und IP3-Rezeptor Typ I beschrieben, der für die Steuerung des Calciumausstroms aus Speichern des sarkoplasmatischen Retikulums verantwortlich ist. In der vorliegenden Arbeit sollte dieser mikrosomale Komplex genauer untersucht und die beteiligten Proteine gereinigt und charakterisiert werden. Dies geschah vor allem durch Co- Immunpräzipitationen mit spezifischen Antikörpern und Affinitätschromatographie mit cGMP-Agarose. Die Identifizierung der gereinigten Proteine erfolgte durch MALDI-TOF Analyse und Immunoblot, wobei Substrate der Kinase nach cGMP-abhängiger Phosphorylierung mit radioaktiv markiertem ATP detektiert wurden. Der Komplex wurde aus dem glatten Muskel der Trachea von Rindern aufgereinigt und seine Bestandteile isoliert. Dabei ergab sich die Assoziation von Phospholamban, einem Substrat der cGMP-Kinase, das den Calcium Rücktransport durch die Ca2+-ATPase in Speichervesikel des sarkoplasmatischen Retikulums moduliert. Die Interaktion von Phospholamban mit der cGMP-Kinase I β und dem IP3-Rezeptor Typ I konnte nach heterologer Expression der Komponenten in COS 7 Zellen bestätigt werden. Dazu wurde Phospholamban aus cDNA des Herzens der Maus kloniert und mit je einer der beiden Isoformen der cGMP-Kinase I α und β, dem IP3-Rezeptor Typ I und IRAG in COS 7 Zellen exprimiert. Weiterhin konnte die Assoziation des Komplexes an die zytoskelettalen Proteine α-Aktin und Calponin H1 gezeigt werden. Das Zytoskelett kann einerseits zur Stabilisierung des Komplexes im glatten Muskel beitragen. Andererseits kann der Komplex Membranproteine mitdem Zytoskelett verbinden und einen direkten Einfluss auf die Calcium unabhängige Kontraktion der Zelle haben. Als einzige Funktion von Phospholamban ist bisher die Regulation der Ca2+-ATPase beschrieben worden, daher wurde deren Assoziation an den funktionellen Komplex untersucht. Dazu wurde der Komplex an cGMP-Agarose gereinigt und nach Elution eine Co-Immunpräzipitation mit den spezifischen Antikörpern der Komplexbestandteile durchgeführt. Die differenzierte Auftrennung über zwei Säulen deckte die Existenz zweier Proteinkomplexe auf, die über das Zytoskelett miteinander verbunden sind. Einer besteht aus Phospholamban und der Ca2+-ATPase und steuert die Aufnahme von Calcium in intrazelluläre Speicher, der andere enthält einen geringeren Teil Phospholamban, die cGMP-Kinase I β und ihre Substrate IRAG und den IP3-Rezeptor Typ I. Dieser zweite Komplex reguliert wahrscheinlich den Calciumausstrom aus dem sarkoplasmatischen Retikulum.

LMP1 ist das Hauptonkogen des humanen DNA-Tumorvirus EBV (Epstein-Barr Virus). LMP1 ist essentiell für die Immortalisierung von B-Zellen durch das Virus. Darüber hinaus transformiert LMP1 Nagerfibroblasten in Kultur. LMP1 agiert wie ein konstitutiv aktives Rezeptormolekül in der Plasmamembran und induziert intrazelluläre Signaltransduktion durch die Bindung von Signalmolekülen der TNF-Rezeptor Familie. Die bekannten LMP1 Signalwege können die biologischen Funktionen von LMP1 jedoch nur teilweise erklären. In meiner Arbeit sollten daher neue Komponenten der LMP1 Signaltransduktion identifiziert werden. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit konnte TRAF6 als essentielles und spezifisches Signalmolekül für die Induktion von p38 MAPK durch LMP1 auf einem MKK6-abhängigen Signalweg identifiziert werden. In TRAF6 defizienten Maus-Fibroblasten ist eine signifikante p38 MAPK-Aktivierung durch LMP1 von der ektopischen Expression von TRAF6 abhängig. Darüber hinaus ist TRAF6 ebenfalls in der Aktivierung von NF-κB, jedoch nicht von JNK1/AP-1 durch LMP1 involviert. Das PxQxT-Motiv in CTAR1 ist zusammen mit Tyrosin 384 in CTAR2 essentiell für die Aktivierung des LMP1p38 MAPK-Signalweges. Dominant- negatives TRADD, das direkt an CTAR2 bindet, inhibiert die Induktion von p38 MAPK durch LMP1. Zusammengefaßt zeigen diese Ergebnisse zum ersten Mal eine Rolle von TRAF6 als essentielles Signalmolekül in der Signalkaskade eines transformierenden Onkogens, das unterhalb von TRADD und TRAF2 agiert. Im zweiten Teil meiner Arbeit konnte JNK2 als eine weitere, durch LMP1 induzierte MAPK in B-Zellen identifiziert werden. Im Zuge dieser Arbeit wurden dominant-negative Mutanten von JNK1 und JNK2 hergestellt, deren Expression eine Aktivierung von AP-1 durch LMP1 inhibieren und damit eine Rolle von JNK1 und 2 in der Induktion von AP-1 beweisen. In einem konditionalen LMP1-System in B-Zellen induzierte NGF-R:LMP1 die Degradation des p53 Proteins. Dieser Effekt ist spezifisch für p53, erfolgt innerhalb weniger Minuten und ist dominant über der p53-stabilisierenden Wirkung von UV-Strahlung. Somit konnte erstmals ein EBV-spezifischer Mechanismus aufgedeckt werden, der zu einer Deaktivierung des Tumorsuppressors p53 beitragen könnte.