Podcasts about tiermodellen

In Folge #49 des PhysioBib Podcast hatten wir Frau Prof. Dr. Esther Pogatzki-Zahn zu Gast. Sie beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Schmerzen rund um Operationen sowie chronischen postoperativen Schmerzen. Von ihrer persönlichen Arbeit in der IASP über ihr Vorgehen in der Forschung mit Tiermodellen bis hin zur Rolle der Physiotherapie im Rahmen postoperativer Schmerzen, haben wir in dieser Folge sehr vielfältige Themen besprochen und dabei aus auch sehr spannende Einblicke in ihre persönliche Entwicklung als Wissenschaftlerin gewinnen können. Wie immer - viel Spaß beim Hören! Weiterführend Links: Chronische post-operativer Schmerzen: https://www.bjaed.org/article/S2058-5349(21)00153-0/fulltext Erwähnte Delphi Studie: https://journals.lww.com/pain/Fulltext/2021/11000/Developing_consensus_on_core_outcome_domains_for.13.aspx Rolle von Protein-Protein Interaktionen: https://www.bjanaesthesia.org/article/S0007-0912(22)00633-X/fulltext POET Pain Projekt: https://www.schmerzgesellschaft.de/wissenschaft/forschungsagenda-schmerz-deutschland-1

Prionerkrankungen gehören zu den neurodegenerativen Erkrankungen und können sowohl genetisch übertragen als auch erworben werden. Sie verlaufen bisher ausschließlich letal. Verursacht werden sie durch das PrPsc, die pathologische Isoform des physiologisch vorkommenden PrPc. Ein – teilweise noch kontroverser – Einfluss von Kupfer auf die Pathologie wurde mehrfach dargestellt. Bisherige Arbeiten haben diesen Einfluss jedoch insbesondere anhand der Bindung an die Oktarepeatregion untersucht; zunehmend wächst allerdings das Interesse an den Kupferbindungsstellen außerhalb dieser Region: unter anderem insbesondere am Histidin 95 (His95). Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig der Einfluss der Kupferbindung an der murinen Aminosäure Histidin 95 des Prionproteins (PrP) in vivo nach Infektion untersucht. Da die Erreger von Scrapie und CJD eine ähnlich Primär-, Sekundär- und Tertiärstruktur besitzen [51, 168], sind wahrscheinlich die Ergebnisse aus Tiermodellen - zumindest teilweise - auf das menschliche Prionprotein übertragbar. Zur Untersuchung wurden transgene Mäuse verwendet, die ein mutiertes PrP mit einem Aminosäure-Austausch von Histidin zu Glycin an der Position 95 des Prionproteins explizieren. Zur Abgrenzung des Einflusses der Mutation nach Infektion wurde vorab eine Charakterisierung der nicht infizierten Mäuse durchgeführt: Die Mäuse nach Mutation (H95G-Mäuse) sowie das mutierte Prionprotein (H95G- PrP) wurden vor Infektion ausführlich untersucht und mit Wildtypkontrollen verglichen. Immunhistochemisch, histologisch und klinisch zeigte sich vor Infektion kein Unterschied zwischen H95G-Mäusen und Wildtypmäusen. Anschließend erfolgten diese Untersuchungen bei RML-infizierten H95G- und Wildtypmäusen. In dieser Arbeit konnte zum ersten Mal anhand von homozygoten HG95+/+-Mäusen mit Prnp-/- Hintergrund und Prnp+/+-129/Sv- C57/Bl6-Kontrollmäusen ein signifikanter Einfluss der Kupferbindungsstelle am Histidin 95 auf die Pathologie und das Überleben nach Prioninfektion gezeigt werden. Die Ergebnisse wurden bei den Mäusen nach Infektion zweiter Passage geprüft. Hierdurch konnte eine stabile, signifikant verkürzte Inkubationszeit bei den H95G- Mäusen im Vergleich zum Wildtyp nachgewiesen werden. Nach Infektion konnte weiterhin gezeigt werden, dass die H95G-Mäuse in fast allen beurteilten Hirnregionen reproduzierbar signifikant mehr plaqueartige PrPsc-Ablagerungen sowie reproduzierbar signifikant geringere spongiforme Veränderungen aufwiesen. Im Bereich des Kleinhirns zeigten sich signifikant deutlicher ausgeprägte, in den untersuchten Cortexbereichen signifikant geringer ausgeprägte synaptische PrPsc- Ablagerungen nach RML-Infektion, die teilweise reproduzierbar waren. Wahrscheinlich werden diese Ergebnisse beeinflusst durch den hier gezeigten veränderten Abbau des H95G- PrPsc, das im Gegensatz zum Wildtyp-PrPsc hauptsächlich über den a-Abbaumechanismus abgebaut wird, sowie den möglichen höheren Konzentrationen von H95G-PrPc.

Die von intrinsichen renalen Zellen und infiltrierenden Leukozyten exprimierten Zytokine sind zentrale Vermittler entzündlicher Nierenerkrankungen. Tumor Nekrose Faktor-α (TNF) ist ein solches proinflamatorisches Zytokin, das in der glomerulären Entzündungsreaktion involviert ist. Die funktionelle Rolle von TNF wurde in Tiermodellen der Glomerulonephritis belegt. Die biologischen Effekte von TNF werden durch die beiden funktionell eigenständigen TNF-Rezeptoren TNFR1 (CD120a) und TNFR2 (CD120b) vermittelt. Neuere Daten zeigen, dass in Modellen einer Immunkomplex-Glomerulonephritis wie der nephrotoxische Serumnephritis die beiden TNF-Rezeptoren in vivo unterschiedliche Funktionen bei der glomerulären Entzündung vermitteln können. Der vorliegenden Arbeit liegt die Hypothese zugrunde, dass Tnfr1 und Tnfr2 unterschiedliche inflammatorische TNF-Effekte in Glomeruli vermitteln. Daher war das Ziel dieser Arbeit, Expression und Funktion der beiden TNF-Rezeptoren in Maus-Glomeruli zu charakterisieren und die Tnfr-abhängig exprimierten Entzündungsmediatoren in Maus-Glomeruli zu identifizieren. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit könnten selektive, Tnfr-spezifische Therapien zur Hemmung der glomerulären Entzündungsreaktion entwickelt werden. Zudem wurde in dieser Arbeit die funktionelle Rolle der beiden TNF-Rezeptoren im MRL/lpr-Mausmodell der Lupusnephritis untersucht, um eine selektive Tnfr-Blockade als mögliche Therapiestrategie zu charakterisieren. Hierfür war eine Rückkreuzung von Tnfr1- und Tnfr2-defizienten C57BL/6J-Mäusen in den MRL/lpr-Hintergrund erforderlich. Um TNF-Rezeptor-1- und 2-vermittelte inflammatorische Signalwege in Glomeruli zu identifizieren wurde die Expression und die Funktion der beiden TNF-Rezeptoren in Mausnieren, in isolierten Glomeruli ex vivo und murinen glomerulären Endothel- und Mesangialzellen in vitro untersucht. In normaler Mausniere konnte eine Tnfr1- und Tnfr2-mRNA- und Protein-Expressionen präferentiell in Glomeruli im Vergleich zum Tubulointerstitium nachgewiesen werden. Die Expression von beiden TNF-Rezeptoren und die TNF-induzierte Induktion von Tnfr2-mRNA-Expression wurde auch in vitro sowohl in murinen glomerulären Endothel- als auch Mesangialzelllinien bestätigt. Die prominente glomeruläre TNF-Rezeptor-Expression korrelierte mit einer konstitutiven glomerulären mRNA-Expression von Adhäsionsmolekülen wie Icam-1, Vcam-1, E- und P-Selektin und Chemokinen wie Ccl2, Ccl3 und Ccl5. Eine intraperitoneale TNF-Injektion induzierte die Expression dieser Mediatoren präferentiell in Glomeruli. Diese in vivo TNF-Exposition führte zu einer raschen glomerulären Akkumulation von Leukozyten einschließlich Neutrophilen und mononukleären Phagozyten, die mittels einer kompartimentspezifischer Durchflußzytometrie analysiert wurden. Um Tnfr-abhängige inflammatorische Effekte in intrinsischen glomerulären Zellen unabhängig von infiltrierenden Leukozyten zu untersuchen, wurde eine Microarray-Gene-Expressionsanalyse an intakten Glomeruli durchgeführt, die aus Wildtyp und Tnfr-defizienten Mäusen isoliert und anschließend mit TNF ex vivo stimuliert wurden. Die meisten TNF-Effekte wurden ausschließlich durch Tnfr1 vermittelt, unter anderem die induzierte mRNA-Expression von Adhäsionsmolekülen, proinflammatorischen Chemokinen, Komplement-Faktoren und proapoptotischen Molekülen. Im Gegensatz dazu fanden wir nur vier Tnfr2-abhängig exprimierte Gene, einschließlich einer kleinen GTPase der Rab-Familie (Rab6b). Diese Ergebnisse wurden durch quantitative RT-PCR-Analysen von TNF-stimulierten Glomeruli und primären Mesangialzellen bestätigt. Weitere Untersuchungen zeigten allerdings auch einen Beitrag von Tnfr2 bei der gesteigerten glomerulären Expression von Adhäsionsmolekülen und Chemokine nach Stimulation mit niedrigen TNF-Konzentrationen auf. Im Gegensatz zur Wildtyp-Kontrolle fehlte in TNF-stimulierten Tnfr1-defizienten Glomeruli die Sekretion verschiedener proinflammatorischer Chemokine beinahe vollständig. Interessanterweise war die Proteinexpression auch in Tnfr2-defizienten Glomeruli signifikant herunterreguliert. Folglich sind die meisten inflammatorischen TNF-Effekte in Glomeruli via Tnfr1 durch die induzierte Expression von proinfammatorischen Mediatoren wie Adhäsionsmolekülen und Chemokinen vermittelt. Darüber hinaus dürfte Tnfr2 zu dieser inflammatorischen Antwort beitragen, wenn Glomeruli niedrigen TNF-Konzentrationen ausgesetzt sind. Ferner scheint Tnfr2 posttranskriptionell die Chemokinsekretion in Glomeruli nach einer TNF-Exposition zu beeinflussen, möglicherweise durch die Tnfr2-abhängig exprimierte Rab GTPase Rab6b, die am intrazellulären Transport und der Sekretion von inflammatorischen Molekulen beteiligt sein könnte. In Bezug auf Tnfr-spezifische, anti-inflammatorische Therapien weisen die hier präsentierten Ergebnisse somit darauf hin, dass eine selektive Tnfr1-Blockade eine glomeruläre, insbesondere durch Granulozyten und Makrophagen vermittelte Entzündung verbessern könnte, möglicherweise bei geringer Hemmung immunregulatorischer und antimikrobieller Funktionen von TNF, die redundant durch Tnfr2 vermittelt werden könnten. Dagegen erscheint aufgrund der erhobenen Daten im MRL/lpr-Mausmodell eine Blockade von TNF oder beider Rezeptoren bei der Lupusnephritis, in der glomeruläre Neutrophileninfiltrate keine entzündliche Rolle spielen, weniger erfolgversprechend. Gleichzeitig weisen die vorliegenden Ergebnisse auf eine immunsuppressive, die systemische Immunreaktivität beim SLE begrenzende Funktion von Tnfr2 hin.

HINTERGRUND: Krebserkrankungen sind nach kardiovaskulären Erkrankungen die zweithäufigste Krankheitsgruppe überhaupt in der Medizin. Nach dem aktuellen Stand der Forschung entstehen Tumoren durch Fehlregulation von Proliferation und Differenzierung einzelner Zellen. Diese Vorgänge können in Tiermodellen nachgebildet werden. Eine besonders hohe Aussagekraft haben dabei Tiermodelle, bei denen durch Verwendung eines hybriden Onkogens spontan ein Tumor entsteht. Ein hybrides Onkogen ist aus einem organspezifischen Promotor und einem bekannten Onkogen zusammengesetzt und führt zur Tumorentwicklung in einem bestimmten Organ. Ein Beispiel hierfür sind CEA424/SV 40 large T-Antigen – transgene Mäuse, sie entwickeln reproduzierbar einen Tumor im Antrum des Magens. ZIELSETZUNG: An diesem Tiermodell sollten die Faktoren der organselektiven Entwicklung des Tumors aufgeklärt werden. Hypothesen hierzu waren einerseits, dass dies durch die Integration des Transgens verursacht ist, andererseits, dass im betroffenen Organ spezifische Stimulatoren wirken. Zudem sollte auf der Grundlage von Genexpressionsdaten der Phänotyp der Tumorzellen identifiziert werden. METHODEN: Zunächst wurde mit Walking-PCR die Integrationsstelle identifiziert. Darüber hinaus wurde mit RT-PCR gezielt die Expression von Genen untersucht, welche an der Regulation von Proliferation und Differenzierung des Magens beteiligt sind. Mikroarray-Analysen und ihre computergestützte Auswertung dienten zudem zur Erstellung von Genexpressionsprofilen für verschiedene Zeitpunkte der Tumorentwicklung. ERGEBNISSE: Das Transgen wurde auf dem Chromosom 4 der transgenen Mäuse lokalisiert. Ein Einfluss der Integrationsstelle auf die organspezifische Tumorentstehung konnte dabei nicht gesehen werden. Die Genexpressionsanalyse ergab, dass im Verlauf der Tumorentwicklung die Wnt-Signalkaskade hochreguliert ist. Dieser Signalweg ist als wichtiger Stimulator der Proliferation vor allem in Stammzellmilieus des Gastrointestinaltraktes bekannt. Weiterhin zeigte sich für die Differenzierungsfaktoren Ihh, Notch1 und Pdx1 sowie für das Hormon Gastrin mit fortschreitender Tumorentwicklung eine verminderte Expression, was auf einen Verlust bestimmter Differenzierungswege im Tumorgewebe schließen lässt. In den Genexpressionsprofilen zeigte sich ein neuroendokriner Phänotyp der Tumorzellen.

Wie auch in der Humanmedizin stellen Sepsis und SIRS den behandelnden Arzt in der Veterinärmedizin vor eine große Herausforderung. Eine optimale therapeutische Intervention setzt besonders die Früherkennung dieser Erkrankungen und damit auch die Verfügbarkeit von prognostischen Parametern voraus. Humanmedizinische klinische Studien und experimentelle Studien an Tiermodellen haben bereits erwiesen, dass eine massive Produktion von inflammatorischen Zytokinen wie TNF α, IL-1 und IL-6 eine große Rolle bei der Pathophysiologie der Sepsis spielen und als Marker dienen können. Bei natürlich erkrankten Hunden sind jedoch bezüglich der Zytokinausschüttung keine Informationen vorhanden. Ziel dieser prospektiven Arbeit war eine Erforschung des Nutzens von caninem IL-6 als Biomarker und prognostischem Parameter in der Sepsis. Für die vorliegende Arbeit wurden im Zeitraum von Juli 2004 bis Juli 2005 prospektiv alle Hunde, die in der Medizinischen Kleintierklinik der Universität München und der Klinik und Poliklinik für kleine Haustiere der freien Universität Berlin mit zur Untersuchung vorgestellt wurden und bei den der Verdacht auf eine Sepsis bestand, untersucht und für diagnostische Zwecke Blut entnommen. Bedingung für die Aufnahme in die Studie war die Erfüllung der SIRS (Systemic Inflammatory Response Syndrome)-Kriterien. Eine Einstufung in die Gruppe „Sepsis“ erfolgte, wenn zusätzlich ein histologischer, zytologischer oder mikrobiologischer Nachweis der Infektion möglich war. Des Weiteren wurden septische Patienten in die Untergruppen „Sepsis“, „schwere Sepsis“ und „septischer Schock“ unterteilt. Am Tag der Aufnahme oder Entwicklung der Entzündung (Tag 0) wurde eine Blutkultur aus der zentralen Halsvene abgenommen; in Einzelfällen erfolgte auch eine zweite Kultur. Die Bestimmung der Aktivität von Interleukin-6 an Tag 0, 1 und 2 wurde mit Hilfe eines auf Zellwachstum basierenden kolorimetrischen Bioassays durchgeführt. Bei 43 von 79 Patienten konnte ein Infektionsherd nachgewiesen werden (Sepsis-Gruppe), 36 Patienten gingen in die SIRS-Gruppe ein. Eine Besitzerbefragung nach Vorerkrankungen des Patienten konnte dies in 34 Patienten (43 %) bestätigen, bei 30 Fällen lagen keine Erkrankungen zugrunde (38 %) und unbekannt war dies bei 15 Hunden (19 %). Der Hauptgrund für die Vorstellung des Tieres an den Kliniken waren gastrointestinale Probleme (82 %), die sich durch Anorexie, Erbrechen und Durchfall äußerten. Die Hospitalisierungszeit lag im Mittel bei 6 Tagen. 38 Patienten (48 %) starben oder wurden aufgrund der schlechten Prognose euthanasiert, wobei eine auffällige Mortalitätsrate innerhalb der ersten drei Tage erreicht wurde (n= 24, 63 %). Die häufigsten klinischen Diagnosen konnten dem Gastrointestinaltrakt zugeordnet werden (65 %), gefolgt vom Reproduktionssystem (24 %). Der Anteil an positiven Blutkulturen lag bei 9/64 (14 %). Weitere 62 Proben (Urinkulturen, Tupferproben von Abszessen, Wunden oder Vaginalausfluss) wurden mikrobiologisch untersucht und eine bakterielle Besiedelung konnte bei 46 der 62 Proben (74 %) nachgewiesen werden. Das am häufigsten isolierte Bakterium war Escherichia coli mit einem Nachweis in 13 von 46 Isolaten (28 %). Staphylococcus spp. wurden in 8 von 46 Proben gefunden (17 %). Insgesamt lag der Anteil an gramnegativen Bakterien bei 19 von 62 Proben (41 %) und war damit am stärksten vertreten. Eine Korrelation zwischen der Höhe von IL-6 am Tag der Aufnahme und der Anzahl an erfüllten SIRS-Kriterien konnte statistisch mit einem p-Wert von 0,015 nachgewiesen werden. Bezüglich des Schweregrades der Erkrankung mit SIRS, Sepsis, schwere Sepsis und septischer Schock als definierte Grade konnte eine signifikante Korrelation zu hohen IL-6 Spiegeln im Blut festgestellt werden (p = 0,006). Durch ein logistisches Regressionsmodell wurde eine positive Assoziation zwischen IL-6 und Sepsis bzw. SIRS dargestellt (p = 0,022): ein höherer Anteil an IL-6 Plasmaaktivität war mit einer höheren Wahrscheinlichkeit, an einer nachgewiesenen Sepsis zu erkranken, verbunden (Odds Ratio = 1,177). Eine Korrelation zwischen höheren IL-6-Werten zum Zeitpunkt der Aufnahme und einer höheren Todeswahrscheinlichkeit konnte nachgewiesen werden (Odds Ratio = 1,146). Der Zeitpunkt des Todes war signifikant früher, je höher die gemessenen Plasmaaktivitäten von IL-6 an Tag 0 waren (p = 0,012). Schlussfolgernd zeigt diese Arbeit erstmals, dass die Messung des Interleukin-6 in der caninen Sepsis ebenso wie in der Humanmedizin als prognostischer Parameter genutzt werden kann.

Tumorerkrankungen stellen die zweithäufigste Todesursache in den Industrieländern nach den kardiovaskulären Erkrankungen dar. Trotz moderner Therapien verlaufen diese Erkrankungen vor allem im fortgeschrittenen Stadium immer noch häufig letal. Es besteht also Bedarf neue, innovative Therapieansätze zu verfolgen und zu optimieren. Die Gentherapie ermöglicht die Umsetzung attraktiver Strategien zur Behandlung von Tumorerkrankungen. Solche Strategien basieren entweder auf einem Gentransfer in Tumorzellen mit dem Ziel diese so zu modifizieren, dass sich daraus ein anti-Tumor Effekt ergibt (Überexpression immunmodulatorischer Faktoren, Suizidgene), oder auf der systemischen Überexpression solubler Faktoren, die zu einer Hemmung des Tumorwachstums führen (z. B. antiangiogene Faktoren). Solche Ansätze konnten in jüngster Zeit erfolgreich in Tiermodellen umgesetzt werden. Ergebnisse aus klinischen Studien sind demgegenüber bislang enttäuschend ausgefallen. Limitationen der verwendeten Vektorsysteme werden dafür verantwortlich gemacht. Daher ist die weitere Optimierung der Vektorsysteme von entscheidender Bedeutung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung des Tumor-Gentransfers in soliden Tumoren basierend auf dem Adeno-assoziierten Virus (AAV). AAV ist ein einzelsträngiges DNS-Virus. Auf dem Weg zur Transgen-Expression stellt die Doppelstrangsynthese einen wesentlichen limitierenden Schritt dar. In dieser Arbeit wurden modifizierte AAV-Vektoren, die primär eine doppelsträngige DNS zur Verfügung stellen, im Hinblick auf die Effizienz des Tumor-Gentransfers unter in vitro- Bedingungen systematisch untersucht. Es wurden dazu AAV-Vektoren hergestellt, die primär eine doppelsträngige DNS zur Verfügung stellen. Es konnte gezeigt werden, dass bei Verwendung von doppelsträngigem AAV (dsAAV), bei dem etwa 10 % der Vektoren einer Präparation doppelsträngige DNS aufweisen, die Transduktionsrate in soliden Tumorzelllinien bis auf das 4-fache erhöht werden kann. Durch die Verwendung eines self-complementary AAV (scAAV) Vektors, bei den in über 90 % Viren generiert werden, die eine doppelsträngige DNS aufweisen, konnte die Transduktionsrate weiter bis auf das bis zu 17-fache gegenüber konventionellen einzelsträngigen AAV gesteigert werden. Der Abbau von AAV über Proteasomen wurde in Epithelien der Atemwege als ein Faktor charakterisiert, der für eine Verminderung der Gentransfer-Effizienz verantwortlich ist. In dieser Arbeit konnte durch Einsatz eines Proteasomen-Inhibitors (MG132) gezeigt werden, dass dieser Mechanismus auch für den Gentransfer in Tumorzellen eine wichtige Rolle spielt. Dies trifft vor allem für die Tumorzelllinien zu, die durch MG132 nicht in die Apoptose getrieben werden. In vitro konnte somit durch kombinierte Verwendung von scAAV sowie MG132 der Tumor-Gentransfer in bestimmten Zelllinien -wie zum Beispiel in der Kolonkarzinom-Zelllinie HT29 um den Faktor 20- verbessert werden. Bei der Anwendung der modifizierten AAV-Vektoren in einem HeLa-SCID-Mausmodell zeigte sich aber eine deutliche Abnahme der Gentransfer-Effizienz unter in vivo-Bedingungen. In vergleichenden Experimente an Tumor-Spheroiden von HeLa-Zellen und einer humanen Neuroblastom-Zelllinie wurde herausgearbeitet, dass die extrazelluläre Matrix (ECM) eine hemmende Rolle beim AAV-vermittelten Gentransfers in HeLa-Spheroide ausübt, während sie beim Gentransfer in Tumoren neuronalen Ursprungs (Neuroblastom) signifikant geringer ausfällt. Um AAV als Vektor für den in vivo Tumor-Gentransfer einsetzen zu können, müssen Strategien gefunden werden, um die Barriere, die durch die extrazelluläre Matrix gegeben ist, zu überwinden. Ein Targeting der Vektoren, das heißt, eine gezielte Veränderung des natürlichen Tropismus der Viren, stellt dazu einen attraktiven Lösungsansatz dar.

Die Funktion der Niere basiert auf einer intakten glomerulären Filtrationseinheit, für deren Aufrechterhaltung den Podozyten eine tragende Rolle zugeschrieben wird. Podozyten formen die Schlitzmembran und sind durch ihre anionische Glykokalix für die größen- und ladungsselektive Filtration des Blutes im Glomerulus zur Bildung eines proteinfreien Ultrafiltrats verantwortlich. Podozyten-Schädigung führt zu einem Verlust der Filtrationsschlitze, zu einem Ablösen der Podozyten von der GBM und zur Ausscheidung von hochmolekularen Proteinen im Urin (Proteinurie). Ziel der vorliegenden Arbeit war die Identifikation von molekularen Regulationsmechanismen. Vorarbeiten zeigten eine Induktion der ILK bei Podozyten- Schädigung in humanen Nierenerkrankungen, zwei Tiermodellen und in Podozyten- Zellkultur. Anhand eines ILK-Inhibitors konnte in vitro gezeigt werden, dass die ILKInduktion zu einer gesteigerten Proliferation und zu einer verminderten Zell-Matrix- Adhäsion führt. Durch den Einfluß der ILK auf GSK-3β wurden Elemente des Wnt- Signaltransduktionsweges rekrutiert. Die nucleäre Translokation von β-Catenin beeinflusste auf transkriptioneller Ebene das Schlitzmembranmolekül P-Cadherin in Podozyten. P-Cadherin wurde auf mRNA- und Protein-Ebene reprimiert (siehe Abbildung 8.1). Die Applikation des ILK-Inhibitors in einem Proteinuriemodell verminderte die strukturellen Schädigungen innerhalb der Glomeruli. Immunfluoreszenzen und Co-Immunpräzipitationen ermöglichten die Identifikation eines neuen, cytoskeletalen Interaktionspartners von ILK, bei dem es sich um das kürzlich beschriebene PDZ-LIM Domänen Protein CLP-36 (siehe Abbildung 8.1) handelt. In Podozyten wird CLP-36 an Serin- und Threonin-Resten phosphoryliert. Eine direkte Phosphorylierung von CLP-36 durch die ILK konnte mit den verwendeten in vitro Experimenten zunächst nicht nachgewiesen werden. CLP-36 assoziiert neben FActin mit den Alpha-Actinin-Isoformen 1 und 4. Die Expression und molekulare Interaktion von CLP-36 und Alpha-Actinin-4 in Podozyten konnte bestätigt werden. Mutierte Formen von Alpha-Actinin-4 führen bei Menschen zu einem Podozyten- Schaden, einhergehend mit starker Proteinurie.Über die Regulation von nativem Alpha-Actinin-4 und seinem Interaktionspartner CLP-36 war bei erworbenen Nierenerkrankungen noch nichts bekannt. Diese sollte im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden. Bei humanen Nierenerkrankungen, insbesondere bei FSGS-Patienten, fand sich eine deutliche Reduktion von Alpha- Actinin-4 und CLP-36 Protein bei gleich bleibender mRNA-Expression. Die Analyse der Primärsequenz beider Moleküle ergab, dass diese durch Proteasomen degradiert werden könnten. Die Ubiquitinierung von Alpha-Actinin-4 konnte experimentell bestätigt werden, für CLP-36 fanden sich Hinweise auf eine Poly-Ubiquitinierung. Untersuchungen mit dem Translationsblocker Cycloheximid ergaben eine Halbwertszeit von mehr als 20 Stunden für beide Moleküle. Bei zusätzlicher Inhibition mit einem Proteasom-Inhibitor wurde deren proteasomale Degradation verhindert. Der Verlust beider Proteine bei oxidativem Stress konnte ebenfalls durch Inhibition der Proteasomen unterbunden werden. In dem murinen Proteinuriemodell entsprach die Regulation von CLP-36 und Alpha-Actinin-4 auf Protein- und mRNA-Ebene den Befunden an Patientenmaterial. Die Inhibition der Proteasome blockierte den Verlust von Alpha-Actinin-4 Protein in vivo. Die vorgestellten Daten identifizieren neue molekulare Regulationsmechanismen bei Podozyten-Schädigung und leisten einen Beitrag zum besseren Verständnis der zellulären Prozesse bei Nierenerkrankungen.

Erstes Ziel der vorliegenden Arbeit war eine Validierung dieses zweikammerganzkörperplethysmographischen Tiermodells durch Kontrollexperimente mit bereits etablierten Asthmamitteln durchzuführen und zu prüfen, ob und in welchem Maße Ergebnisse des Meerschweinchenmodells auf die Anwendung am Menschen übertragbar waren. Im Einzelnen waren die Bedingungen der Sensibilisierung der Versuchstiere gegen Hühnereiweiß (Ovalbumin), die optimalen Allergendosen, effektivere Sensibilisierungsmethoden, Art und Dauer der Allergen empfindlichen Phase, eine mögliche Re-Sensibilisierung oder Tachyphylaxie Effekte bei wiederholter Allergenexposition, eine evtl. Saisonabhängigkeit der Sensibilisierung bzw. der allergischen Reaktion bei Meerschweinchen und andere Möglichkeiten z. B. mit Histamin, eine bronchiale Hyperreagibilität bei Meerschweinchen zu provozieren, zu prüfen. Als nächstes war die neue Untersuchungsmethode an bekannten Asthmamitteln zu validieren, was mit den Bronchodilatatoren Fenoterol und Theophyllin sowie den Entzündungshemmern Budesonid, Methylprednisolon – Glukokortikoide - und Montelukast, einem Leukotrien-Antagonisten, geschah. Schließlich musste geprüft werden, ob sich die Methode zum Screenen von Pflanzenextrakten bei der Suche nach neuen antiasthmatischen Arzneistoffen eignete. Hierzu wurden Extrakte aus Picrorhiza kurroa und Acetosyringenin (ein Acetophenon, das chemisch strukturverwandt zum Pflanzeninhaltstoff Androsin ist und laut frühere Untersuchungen ausgeprägte antiasthmatische Wirkung besitzt) und 3 Drogen aus der traditionellen iranischen und südamerikanischen Volksmedizin (Angurate, Caiophora sepiara und Wascha aus Dorema ammoniacum) getestet. Die vorgelegten Untersuchungsergebnisse belegen, dass das plethysmographische Zweikammer- Tiermodell in der jetzt vorliegenden von uns validierten und standardisierten Methode an Ovalbumin-sensibilisierten Meerschweinchen geeignet ist, nicht nur die antiasthmatische Wirksamkeit von synthetischen Arzneistoffen zu bestätigen bzw. zu überprüfen, sondern auch Pflanzenextrakte und daraus isolierte Wirkstoffe auf ihr mögliches antiasthmatisches Wirkpotential hin zu untersuchen. Die antiasthmatische Wirksamkeit untersuchter bekannter in der Humanmedizin eingesetzter Antiasthmatika korrelierte eindeutig mit den Ergebnissen in unseren Tiermodellen. Die Methode ist sowohl für die Suche nach neuen Wirkstoffen als auch für die Wirkkontrolle in Industriebetrieben geeignet.

Die Suppression von Tumor-Nekrose-Faktor-a durch die spezifische Hemmung der Phosphodiesterase konnte bisher sowohl in vitro als auch in verschiedenen Tiermodellen für chronisch entzündliche Erkrankungen gezeigt werden (Torphy 1998; Schudt et al. 1999; Bundschuh et. al. 2001; Hatzelmann und Schudt 2001). In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung des spezifischen Phosphodiesterase Typ 4-Inhibitors Roflumilast und des dualselektiven Phosphodiesterase Typ 3/4-Inhibitors Pumafentrine im Mausmodell der Dextran-Sodium-Sulfat induzierten Kolitis getestet. Hierbei handelt es sich nach unserer Kenntnis um die erste Prüfung dieser Substanzen in diesem Tiermodell und um die erste Untersuchung eines Phosphodiesterase Typ 3/4-Inhibitors in einem Kolitismodell überhaupt. Die Kolitis wurde durch orale Gabe von Dextran-Sodium-Sulfat im Trinkwasser über 11 Tage induziert. Die Entzündung des Kolons war mit geringer Variation gut reproduzierbar. Die Phosphodiesterase-Inhibitoren wurden mit Beginn der Dextran-Sodium-Sulfat-Gabe einmal täglich p. o. über den gesamten Versuchs-verlauf appliziert. 109 weibliche Balb/c Mäuse wurden in den Versuchsreihen eingesetzt. Roflumilast zeigte eine dosisabhängige Wirksamkeit. Die 5 mg/kg KG Dosis zeigte einen deutlichen therapeutischen Effekt auf den klinischen Verlauf, die Kolonlänge, die Produktion von Tumor-Nekrose-Faktor-a im Kolon sowie das Milzgewicht. Diese Verbesserung korrelierte mit einer geringeren Ausprägung der histopathologischen Veränderungen im Kolon. Bei der 1 mg/kg KG Dosis wurden nur der klinische Score, die Kolonlänge und das Milzgewicht signifikant verbessert. Pumafentrine bewirkte in der mittleren eingesetzten Dosierung (5 mg/kg KG) eine Besserung des klinischen Scores, der Kolonlänge und der Tumor-Nekrose-Faktor-a-Produktion im Kolongewebe. Es konnte keine Beeinflussung der systemischen Entzündungsreaktion anhand einer Verringerung des Milzgewichtes beobachtet werden, jedoch zeigte sich bei ex vivo stimulierten Splenozyten eine signifikant geringere Aktivierbarkeit und Zytokinsynthese. Die 20 mg/kg KG Dosis verbesserte als einzigen Endpunkt die Tumor-Nekrose-Faktor-a-Produktion im Kolon, während die 1,5 mg/kg KG Dosis in keinem der untersuchten Parameter zu einer signifikanten Wirksamkeit führte. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Phosphodiesterase-Inhibitoren Roflumilast und Pumafentrine dosisabhängig zu einer Verbesserung der Dextran-Sodium-Sulfat-induzierten Kolitis - als einem Modell für chronisch entzündliche Darmerkrankungen - führen. Die spezifische Hemmung der Phosphodiesterase Typ 4 und die duale Hemmung der Phosphodiesterase Typ 3/4 stellen deshalb viel versprechende Ansätze in der Therapie chronisch entzündlicher Darmerkrankungen dar. Beide Substanzen befinden sich in fortgeschrittenen klinischen Studien für die chronisch obstruktive Lungenerkrankung und für Asthma bronchiale. Deshalb sollten diese Präparate in anderen Tiermodellen für chronisch entzündliche Darmerkrankungen oder klinischen Studien weiter untersucht werden.

In der Biomedizin haben Tiermodelle eine unentbehrliche Bedeutung erreicht. In den letzten Jahren wurde eine Methode zur Generierung von Tiermodellen eingeführt, welche auf willkürlichen genetischen Manipulationen mittels der mutagenen Substanz ENU basiert. Hierbei wurden relevante Mausvarianten ausschließlich aufgrund ihres Phänotyps selektiert und zur Gründung einer neuen Mauslinie verpaart. Da es sich hierbei um einen hypothesenfreien Ansatz handelt, wurde für die Verhaltensphänotypisierung ein komplexer Versuchsaufbau gewählt, welcher es erlaubte, eine Vielzahl von Verhaltensdimensionen in einem Test zu untersuchen. Aufgrund der schnellen und zuverlässigen Untersuchungsmöglichkeiten schien das mHB besonders gut geeignet als Hochdurchsatzverfahren im Rahmen des ENU-Projektes. Mit dieser Methode wurde eine dominante Mausvariante identifiziert, welche sich durch eine beeinträchtigte Objekterkennung von wt Tieren unterschied. Basierend auf diesem F1-Tier wurde die RO-Linie gegründet. Im Laufe der vorliegenden Arbeit wurde die RO-Linie über sieben Generationen gezüchtet und im mHB verhaltenscharakterisiert, um vor allem die Penetranz und Stabilität des Phänotyps über mehrere Generationen zu untersuchen. Dabei wurde gezeigt, dass RO-Mäuse einen sehr selektiven Verhaltensphänotyp darstellten, der sich ausschließlich in der Objekterkennung von wt-Tieren differenzieren ließ. Die Penetranz des Phänotyps lag mit 46% in einem idealen Bereich für einen dominanten Vererbungsgang. Zur weiteren Analyse des Verhaltensphänotyps von RO-Mäusen wurden diese in zwei selektiven Verhaltenstests, dem Objekterkennungstest und einem räumlichen Lerntest, untersucht. Während sich der Verhaltensphänotyp in dem selektiven Objekterkennungstest bestätigte, wurde in dem komplexen räumlichen Lerntest kein Unterschied zwischen RO--und wt-Mäusen beobachtet. Folglich konnte gezeigt werden, dass sich die beiden Linien in hippokampusabhängigen Aufgabestellungen nicht voneinander unterschieden. Durch immunhistologische als auch elektrophysiologische Untersuchungen sind Hirnareale im kortikalen Temporallappen definiert, welche zur Wahrnehmung und zur Verarbeitung der Informationen während eines Objekterkennungstests aktiviert werden. Auf dieser Kenntnis basierend wurde die c-Fos Expression nach einem Objekterkennungstest von RO-Tieren und wt-Mäusen untersucht. Die Resultate zeigten, dass bei RO-Tieren eine erhöhte sensorische Aktivität ausgelöst wurde, jedoch war in der Hirnregion zur Verarbeitung und Speicherung dieser Informationen weniger neuronale Aktivität zu erkennen. Folglich könnte die beeinträchtigte Fähigkeit zur Objekterkennung auf einen Unterschied der Tiere bei der Verarbeitung von Gedächtnisinhalten zurückzuführen sein. Zur Untersuchung der klinischen Relevanz der RO-Mäuse als Tiermodell wurde eine pharmakologische Validierung mit dem Acetylcholinesterasehemmer Metrifonate in einem selektiven Objekterkennungstest durchgeführt. Dabei wurde durch die Behandlung mit Metrifonate eine signifikante Verbesserung der Objektdiskriminierung bei RO-Tieren erreicht. Somit ist die RO-Linie als valides klinisches Tiermodell einzustufen. Als erster Versuch zur Ermittelung des manipulierten Gens sollte mittels einer Kopplungsanalyse die chromosomale Region der Mutation im Genom ausfindig gemacht werden. Dafür wurden Mikrosatellitenmarker über das komplette Genom verteilt und nach einer gekoppelten Vererbung mit dem Phänotyp in Form eines rekombinanten Locus abgesucht. Soweit wurde noch keine signifikante Kopplung zwischen dem Phänotyp und einem der genetischen Marker gefunden. Dies könnte darauf hindeuten, dass die Abstände zwischen den Mikrosatelliten zu groß gewählt waren. Eine zweite Erklärung wäre, dass der Verhaltensphänotyp nicht auf einer genetischen Grundlage basierte.

Fri, 29 Nov 2002 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/656/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/656/1/Schneider_Tanja.pdf Schneider, Tanja ddc:570, ddc:5

Bcr-Abl, eine onkogene Tyrosinkinase, ist maßgeblich an der Entstehung der chronischen myeloischen Leukämie (CML) sowie einem Teil der Fälle von akuter B-lymphoblastischer Leukämie (B-ALL) beteiligt. Die essentielle Rolle der Kinase-Aktivität von Bcr-Abl für dessen leukämogenes Potential konnte in zahlreichen Arbeiten demonstriert werden. Entsprechend ist Bcr-Abl Zielstruktur des ersten klinisch geprüften Tyrosinkinase-Inhibitors, STI571. STI571 führt bei Anwendung während der chronischen Phase der CML zu einer anhaltenden hämatologischen Remission, die nicht selten begleitet wird von einem kompletten Verschwinden Ph-positiver Zellen aus dem Knochenmark (zytogenetische Remission). In dieser Arbeit konnten zusätzlich zu Bcr-Abl weitere, therapeutisch relevante Zielstrukturen für die Behandlung Bcr-Abl-positiver Leukämien identifiziert werden. Es handelt sich hierbei um die Mitglieder der Familie der Src-Kinasen, die über einen komplexen Mechanismus, letztlich aber unabhängig von der Aktivität der Abl-Kinase, aktiviert werden (siehe Abschnitt 3.1 und 3.2). Tierexperimente zeigten, dass diese Kinasen zumindest im Rahmen der Bcr-Abl-positiven B-ALL von essentieller Bedeutung sind (siehe Abschnitt 3.3). Diese Beobachtung war vor allem deswegen interessant, weil gerade die Bcr-Abl-positive B-ALL nur ein sehr schlechtes Ansprechen auf STI571 als Monotherapie zeigt und weil STI571 Src-Kinasen weder direkt noch indirekt über Bcr-Abl inhibierte. Durch Exploration des Bindungsmodus von STI571 konnte eine Bindetasche in Abl identifiziert werden, die Grundlage für die hohe Spezifität von STI571 ist (Abschnitt 3.4). Die dabei gewonnenen Daten wurden zur Etablierung eines Zellkultursystems genutzt, das die Selektion und Validierung einer neuen Substanzklasse, der dualspezifischen Src-/Abl-Inhibitoren, ermöglichte. PP1 und CGP76030 waren Prototypen derartiger Inhibitoren. Sie blockierten die Aktivität von Src-Kinasen und Abl über einen identischen Bindungsmechanismus. Experimente mit Bcr-Abl-positiven Zellinien deuteten darauf hin, dass die alleinige oder additive Inhibition von Src-Kinasen durch diese Inhibitoren eine zusätzliche Option für die Therapie Bcr-Abl-positiver Leukämien darstellt (Abschnitt 3.5). Dies gilt insbesondere für Patienten mit fortgeschrittener Leukämie oder dann, wenn sich aufgrund spezifischer Punktmutationen eine Resistenz gegenüber STI571 ausgebildet hat. Derartige Substanzen sollten daher in naher Zukunft in Tiermodellen getestet werden.