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Aufgrund der steigenden Lebenserwartung von Patienten mit cystischer Fibrose (CF) nimmt die Prävalenz einer gestörte Glukosetoleranz (IGT) und eines CF-assoziierten Diabetes mellitus (CFRD)kontinuierlich zu. In der vorliegenden Arbeit wurde die Prävalenz von Glukosestoffwechselstörungen und deren Einfluss auf den klinischen Status in einer nicht vorselektionierten Gruppe von erwachsenen CF Patienten (n=34) im Vergleich zu neu-diagnostizierten Patienten mit Typ 2 Diabetes (n=9) und gesunden Kontrollpersonen (n=10) mittels oGTT untersucht. Desweiteren wurde durch Messung von Insulin, intaktem Proinsulin, intaktem GLP1 und der Bestimmung verschiedener Indices für die ß-Zellfunktion und die Insulinresistenz mögliche pathophysiologische Mechanismen in verschiedenen Stadien der Glukosetoleranzstörung untersucht. Bei den CF Patienten (Alter 30,2±8 Jahre, BMI 20,9 ±2,5 kg/m2) zeigten 50% der Patienten eine gestörten Glukosetoleranz (12% IFG, 23% IGT, 15% neu diagnostizierter CFRD). Im oGTT war der maximale Insulinpeak und die totale Insulinsekretionskapazität nicht unterschiedlich in den CF-Gruppen (AUCinsulin0-120min NGT: 3296±547 μU/ml, IFG: 3694±809 μU/ml, IGT: 3337±535 μU/ml, CFRD: 2387±318 μU/ml) und den Kontrollpersonen(3704±335 μU/ml). Bei CF-Patienten war ähnlich wie bei DM2 Patienten eine verminderte erste Phase der Insulinsekretion und eine zeitliche Verschiebung des Insulinpeaks nachweisbar, die mit der Verschlechterung der Glukosetoleranz assoziiert war (Stumvoll-FPIR NGT:450±291; IFG:252±203; IGT:309±254; CFRD:18±41; Kontrollen:950±388). Die Insulinsekretion korrelierte invers mit dem Glukoseprofil, so dass bei IFG und IGT hohe postprandiale Glukosespiegel innerhalb der ersten 60 Minuten und ein Blutzuckerabfall nach 120-180 min zu beobachten waren. Die Proinsulinspiegel und die GLP-1 Spiegel im oGTT waren nicht unterschiedlich im Vergleich zu den gesunden Kontrollen. Im Gegensatz zu den DM2 Patienten konnte bei CF Patienten keine deutliche Insulinresistenz festgestellt werden. Bei den CF Patienten war eine Verschlechterung der Lungenfunktion und des Ernährungszustandes mit zunehmender Glukoseintoleranz zu sehen. Hohe maximale Glukosespiegel(rs=-0,50, p=0,002), der Insulinogenic Index (rs = 0,36, p

Vaskuläre Erkrankungen sind als Ursache für Mortalität und Morbidität führend in westlichen Industrieländern. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass oxLDL eine herausragende Rolle bei der Atheroskleroseinduktion bzw. -progression zukommt. Die initiale Wirkung von im Blut zirkulierendem oxLDL findet auf der Ebene der Interaktion mit dem vaskulären Endothel statt und resultiert in der endothelialen Dysfunktion. Da die Zellfunktion durch die Integrität der Endothelzellschicht bzw. deren interzelluläre Kommunikation mitbestimmt ist, wäre es denkbar, dass für die oxLDL-induzierten Veränderungen im Endothel u. a. die Beeinflussung der Zell-Zell-Kommunikation via Gap Junctions eine Rolle spielt. Bislang war jedoch wenig darüber bekannt, welchen Einfluss oxLDL auf die interzelluläre Kommunikation über Gap Junctions in Endothelzellen ausübt. Außerdem war es nicht geklärt, inwiefern diese Veränderungen in der Zell-Zell-Kommunikation die Induktion und den Schweregrad der oxLDL-induzierten Apoptose beeinflussen. Ziele der Studie waren daher i) zu analysieren, ob und über welche Mechanismen oxLDL einen Einfluss auf die interzelluläre Kommunikation über Gap Junctions in Endothelzellen ausübt, ii) zu untersuchen, welche Bedeutung der interzellulären Kommunikation über Gap Junctions bzw. einzelnen Connexinen bei der Induktion der Apoptose zukommt. Mittels der Dye-Transfer-Methode nach Farbstoffinjektion in eine einzelne Zelle konnten wir zeigen, dass oxLDL eine signifikante Steigerung der interzellulären Kommunikation über Gap Junctions in HUVEC induziert. Dieser Effekt ist dosisabhängig: er zeigte sich nur bei geringen oxLDL-Konzentrationen (15 bzw. 26 μg/ml) und wurde bei weiterer Erhöhung der Konzentration bis auf 100 μg/ml wiederum aufgehoben. Die durch oxLDL verstärkte Zell-Zell-Kommunikation wurde in Endothelzellen durch einen cAMP/PKA abhängigen Mechanismus vermittelt, wobei die cAMP-Freisetzung durch ein Cyclooxygenaseprodukt, wahrscheinlich Prostacyclin, getriggert wurde. Mittels immunhistochemischer Färbungen für Cx37 und Cx43 konnten wir nicht bestätigen, dass die oxLDL-induzierte Verstärkung der Zell-Zell-Kommunikation infolge einer Hochregulation der Connexin-Expression auftritt. Im zweiten Teil der Studie wurde der Einfluss von oxLDL auf die Apoptoseinduktion analysiert. Die Apoptose wurde mittels der Annexin V - Propidium Iodid Färbung bzw. durch Nachweis des Mitochondrienmembranpotentials durchflusszytometrisch erfasst. OxLDL verursachte einen signifikanten Anstieg der Apoptoserate in HUVEC. Zur Aufklärung der Rolle bestimmter Connexine wurden weitere Experimenten in Cx-transfizierten HeLa-Zellen durchgeführt. In diesen Zellen erhöhen einzelne Connexine die Apoptoserate in unterschiedlichem Ausmaß: Cx43 > Cx40 > Cx37. Um zu prüfen, ob die bloße Anwesenheit der Connexine dafür von Bedeutung war oder ob von Connexinen gebildete Gap Junctions dafür von Bedeutung waren, wurden weitere Experimente durchgeführt. Dafür wurden in einem neuen Versuchsansatz Zellen in Suspension (keine Zell-Zell-Kontakte) sowie adhärente Zellen im Monolayer (bestehende Zell-Zell- Kontakte) einer proapoptotischen Stimulation durch Streptonigrin unterzogen. Die Zellen in Suspension wiesen erst zu einem deutlich späteren Zeitpunkt apoptotische Veränderungen auf. Das deutet auf eine Beteiligung der Gap Junctions bei der Apoptoseinduktion hin. Diese Interpretation wurde durch Befunde einer weiteren Versuchsreihe bestätigt. Bei Inkubation von apoptotischen Cx43-positiven Zellen mit intakten Zellen wurde die Apoptoserate der Letzteren nur dann signifikant erhöht, wenn diese ebenfalls Connexin 43 exprimierten und funktionelle Gap Junctions mit den bereits apoptotischen Zellen de novo bilden konnten. Somit demonstriert diese Arbeit, dass Gap Junctions eine wichtige Rolle bei der Apoptoseinduktion spielen. In nachfolgenden Studien soll in Atherosklerose-Modellen überprüft werden, ob und inwiefern die hier beschriebenen Mechanismen auch unter den In-Vivo-Bedingungen bei den oxLDL-assoziierten Gefäß/Endothelschäden eine Rolle spielen.

Diese Arbeit konnte Oncostatin M als Modulator der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse näher charakterisieren. Es konnte gezeigt werden, dass Oncostatin M an hypophysärem Gewebe über den gp130/LIFR-Komplex zur Aktivierung der Jak-STAT-Kaskade mit folgender STAT-abhängiger POMC- und STAT3-Expression und schließlich zur ACTH-Ausschüttung führt. Da über den gp130/OSMR-Rezeptorkomplex keine Jak-STAT-Aktivierung mit konsekutiver POMC- und STAT3-Expression und ACTH-Sekretion nachgewiesen werden konnte, wird postuliert, dass Oncostatin M an der Modulation der corticotrophen Funktion über den gp130/LIFR-Komplex, nicht jedoch über den gp130/OSMR-Komplex beteiligt ist. Auf adrenocorticaler Zellebene konnte erstmals ein direkter stimulierender Effekt von Oncostatin M auf die Steroidsekretion gezeigt werden. Murines OSM führt über den gp130/OSMR-Rezeptor-Komplex, humanes OSM und murines LIF zur Aktivierung der Jak-STAT-Kaskade und zur Steroidausschüttung durch murine Y-1 Zellen. Damit konnte Onostatin M als potenter Modulator der adrenocorticalen Zellfunktion charakterisiert werden. Erstmals wurde hier die Induktion von Apoptose durch OSM an adrenocorticalen Tumorzellen beschrieben. Es bleibt zu zeigen, dass der an der murinen Zelllinie Y-1 nachgewiesen Effekt auch auf humane Tumorzellen übertragbar ist. Ein zellspezifischer apoptotischer Effekt von OSM auf adrenocorticale Tumorzellen könnte ein potentieller wertvoller Mechanismus zur Entwicklung einer spezifischen Therapie des hochmalignen Nebennierenrindencarcinoms darstellen.