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Site-specific intracellular generation and detection of hydrogen peroxide and protection against oxidative stress in insulin-producing cells

  • The term diabetes mellitus comprises a group of metabolic diseases all distinguished by their main characteristic hyperglycaemia. With a steadily increasing prevalence diabetes displays an enormous burden for patients and health systems and is therefore of special interest for research. The development of the two main types of diabetes, type 1 and type 2, is closely linked to the formation of reactive species, especially hydrogen peroxide, inside different compartments of pancreatic beta cells. However, these cells are especially vulnerable towards oxidative stress mediated by hydrogen peroxide due to a low expression of antioxidative enzymes. The main aims of the present thesis were to analyse the intracellular generation and to enable the site-specific detection of hydrogen peroxide to evaluate its role in the delicate equilibrium between redox signalling and oxidative stress under certain pathophysiological conditions, and moreover to monitor its movement through compartments and subcellular membranes of insulin-producing cells. Additionally, a new methodology for an artificial site-specific generation of hydrogen peroxide inside living cells was developed.
  • Der Begriff Diabetes mellitus beschreibt eine Gruppe von Stoffwechselerkrankungen, die alle durch das Hauptmerkmal Hyperglykämie gekennzeichnet sind. Aufgrund der stetig steigenden Prävalenz stellen diese Erkrankungen eine große Last für Patienten sowie für Gesundheitssysteme dar und sind aus diesem Grund von besonderem Interesse für die Forschung. Die Entstehung der beiden Hauptformen des Diabetes, Typ 1 und Typ 2 Diabetes, ist eng mit der Bildung von reaktiven Spezies, insbesondere von Wasserstoffperoxid, in unterschiedlichen Kompartimenten der Betazellen des Pankreas assoziiert. Dennoch sind gerade diese Zellen besonders schlecht gegenüber Wasserstoffperoxid-vermitteltem oxidativem Stress geschützt, da sie nur eine geringe Expression von antioxidativen Enzymen aufweisen. Die Hauptziele der vorliegenden Arbeit waren die Analyse der intrazellulären Bildung und die kompartimentspezifische Detektion von Wasserstoffperoxid, um dessen Rolle im empfindlichen Gleichgewicht zwischen Redox-Signalübertragung und oxidativem Stress unter pathophysiologischen Bedingungen zu untersuchen, sowie die Beobachtung der Bewegung von Wasserstoffperoxid durch Zellkompartimente und subzelluläre Membranen von insulinproduzierenden Zellen. Unterstützend wurde eine neue Methodik zur artifiziellen Bildung von Wasserstoffperoxid in definierten Kompartimenten lebender Zellen entwickelt.

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Metadaten
Author: Anna Laporte
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-31847
Title Additional (German):Kompartimentspezifische intrazelluläre Bildung und Detektion von Wasserstoffperoxid sowie Schutz gegenüber oxidativem Stress in insulinproduzierenden Zellen
Referee:Prof. Dr. Fritz Scholz, Prof. Dr. Sigurd Lenzen, Prof. Dr. Dimitrios Tsikas, Prof. Dr. Ingo Rustenbeck
Advisor:Prof. Dr. Sigurd Lenzen, Prof. Dr. Fritz Scholz, PD Dr. Matthias Elsner, Prof. Dr. Uwe Lendeckel
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2019
Date of first Publication:2019/09/26
Granting Institution:Universität Greifswald, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2019/05/22
Release Date:2019/09/26
Tag:genetically encoded sensors, hydrogen peroxide, insulin-producing cells, oxidative stress
GND Keyword:Diabetes mellitus, Oxidativer Stress, Wasserstoffperoxid
Pagenumber:226
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Chemie und Biochemie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
500 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften; Biologie