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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001042-5

Neue Erkenntnisse zum Diabetes – protektiven Locus IDDM4 der SH Ratte: Charakterisierung einer neuen kongenen BB.6S f Rattenlinie.

  • Beim Typ-1 Diabetes handelt es sich um eine multifaktorielle Autoimmunerkrankung, die auf dem Zusammenspiel genetischer, immunologischer und umweltbedingter Faktoren beruht. Hilfreich bei der Identifizierung krankheitsassoziierter Genloci sind diverse Tiermodelle, bei denen durch Kreuzungsstudien kongene Linien mit spontanen Rekombinationen im Bereich diabetes-suszeptibler oder diabetes-resistenter Genloci entstehen. Ein „Produkt“ solcher Kreuzungen ist die homozygote BB.6S m Rattenlinie, die obwohl Träger der diabetogenen Iddm1 und Iddm2 Genloci, nur eine T1D-Inzidenz von 10 % aufwies. Ursache für den diabetes-protektive Effekt war der alleinige chromosomale Austausch des diabetogenen Iddm4 Bereiches auf Chromosomen 6 der BB/OK Ratte durch den einer männlichen, diabetes-resistenten SH Ratte. Innerhalb dieser Arbeit sollten daher folgende Fragestellungen geklärt werden. 1. Ist die Iddm4 vermittelte Reduktion der Diabetesinzidenz auf die Expression eines oder mehrere potentieller diabetes-protektiver Gene zurückzuführen? 2. Wird das T1D Risiko durch den in diesem Bereich liegenden Imprintinglokus Dlk1-Dio3 beeinflusst? Zur Beantwortung dieser Fragen wurde eine zweite kongene Rattenlinie generiert. Die BB.6S f Linie, deren Iddm4 Genlocus von weiblichen SH Ratten abstammte, zeichnete sich wie die BB.6S m durch eine massive Reduktion der T1D Inzidenz aus. Nur 13 % der BB.6S f Ratten entwickelten einen T1D. Bei der Analyse der Expression von Strukturgenen konnten keine einheitlichen Muster zwischen BB.6S m und BB.6S f Ratten im Bezug zu BB/OK Ratten detektiert werden. Erst die Analyse des Expressionsmusters von mikroRNAs, deren Gene im Iddm4 Bereich und hier insbesondere im Dlk1-Dio3 Gencluster lokalisiert sind, ergaben sich Hinweise auf die mikroRNAs mir-337, mir-345 und mir-299 als potenzielle Kandidaten für einen T1D Schutz. Im zweiten Teil der Arbeit sollte geklärt werden, ob die T1D Inzidenz durch genomische Prägung der Gene des Dlk1-Dio3 Imprintingclusters beeinflusst wird: So sind auf dem väterlich vererbten Allel unter anderem die Gene Dlk1, Rtl1 und Dio3 aktiviert, während bei mütterlicher Abstammung Gtl2 und mikroRNAs exprimiert werden. Zur Klärung dieser Fragestellung wurden heterozygote F1 Hybride aus den Kreuzungen (BB/OK x BB.6S m) und (BB.6S m x BB/OK) generiert. Die phänotypischen Daten belegen, dass die heterozygoten Tiere in der Regel eine höhere T1D Inzidenz aufwiesen, die zusätzlich in Abhängigkeit vom Geschlecht der Nachkommen und dem Vererbungsmuster zwischen 21 und 74 % variierte. Generell waren weibliche Nachkommen besser vor einem T1D geschützt als männlichen Nachkommen. Außerdem zeigte sich, dass die T1D Inzidenz niedriger war, wenn das SHR Allels väterlicherseits vererbt wurde. Diese Sachverhalte deuten einerseits auf eine Interaktion des Iddm4 Bereichs von Chromosom 6 mit dem biallelischen X-Chromosom hin. Eine weitere Analyse der Dlk1 Expression belegt, dass es beim Fehlen des paternalen SHR Allels überraschenderweise zu einer biallelischen Expression des Dlk1 Genes kommt. Dieser Effekt ist assoziiert mit dem Verlust der Iddm4 vermittelten T1D Protektion. Die Daten der vorliegenden Arbeit lassen zusammenfassend drei Aussagen zu. I. Es konnte unter Einsatz der beiden kongenen BB.6S Rattenlinien kein Gen identifiziert werden, das den durch den Iddm4 Bereich der SH Ratte vermittelten Diabetesschutz bewirkt. II. Die Diabetesinzidenz wird offensichtlich durch Interaktion zwischen Chromosom 6 und dem biallelischen X-Chromosom beeinflusst. III. Hier konnte erstmals tierexperimentell bestätigt werden, dass die Manifestation eines T1D durch Imprinting geprägt wird.
  • Type I Diabetes forms a multifactorial autoimmune disease based on the interaction of genetic, immunologic and environmental factors. To identify gene loci associated with the disease, animal models are helpful in which hybridization studies lead to congene lines carrying spontaneous recombinations in areas of gene loci suspected to be impelling diabetes or to be diabetes –resistant. One of such hybridization “products” is the homozygous BB.6S rat line which, even though carrying the diabetogenic Iddm1 und Iddm2 gene loci, presented a T1D incidence of 10 %. The only cause of the diabetes-protective effect was the chromosomal transposition of the diabetogenic Iddm4 area on chromosome 6 of the BB/OK rat by one of a male, diabetes-resistant SH rat. In this work, the following questions were to be clarified: 1. Is Iddm4 – induced reduction of the incidence of diabetes caused by the expression of one or several potentially diabetes-protective genes? 2. Is the T1D risk affected by the imprinting locus Dlk1-Dio3 in this gene area? To answer this question, a second congene rat line was generated. Likewise the BB.6S line, the BB.6S f line, whose Iddm4 gene locus stems from female SH rats, showed m a massive reduction of the T1D incidence. Only 13 % of the BB.6S f rats developed a T1D. Analyzing the expression of genetic patterns, no uniform pattern between BB.6S m and BB.6S f rats could be detected compared to BB/OK rats. Only when analysing the micro RNA expression pattern with its genes localized in the Iddm4 area, particularly in the Dlk1-Dio3 gene cluster, we found indications that microRNA mir-337, mir-345 und mir-299 are prospective candidates constituting a T1D protection. In a second part of this work it should be cleared if T1D incidence is influenced by genomic shaping of the genes of the Dlk1-Dio3 imprinting clusters. On paternally bequeathed alleles among others the genes Dlk1, Rtl1 and Dio3 are activated, whereas in maternal line of descent Gtl2 und microRNA are exprimed. To further investigate this question, heterozygous F1 hybrids were generated from the hybrids (BB/OK x BB.6S m) and (BB.6S m x BB/OK). Phenotypic data underline that the heterozygous animals showed a higher T1D incidence as a rule, varying between 21 und 74 % depending on the gender of the sibship and the inheritance pattern. Generally, female descendants were better protected from T1D than male descendants. Furthermore, T1D incidence was lower when the SHR allel was left paternally. On the one hand, these facts indicate an interaction of the Iddm4 area of chromosome 6 with the biallelic X-chromosome. Pursuing analyses of the Dlk1 expression prove that a missing paternal SHR allel surprisingly leads to a biallelic expression of the Dlk1 gene. This effect is associated with the loss of Iddm4 mediated T1D protection. In summary, the data of the here presented work allow three conclusions: I By using the two congene BB.6S rat lines no gene could be identified causing the diabetes protection induced by the Iddm4 area in SH rats. II The incidence of diabetes is apparently influenced by the interaction of chromosome 6 and the biallelic X–chromosome. III Here, for the first time in animal experiments, it could be proved that the manifestation of a T1D is characterized by imprinting.

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Metadaten
Author: Philipp Lutze
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001042-5
Title Additional (English):New scientific insights in the diabetes protective locus IDDM4 of the SH rat: Characterization of a new congenic BB.6S f rat line.
Advisor:Prof. Dr. J. Peters
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2011/08/03
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2011/07/06
Release Date:2011/08/03
Tag:Allelspezifische Expression
GND Keyword:Diabetes mellitus, Genetisches Imprinting, Tiermodell
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Physiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit