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Untersuchungen zum Einfluss des Protease-aktivierten Rezeptors-2 auf die Atherogenese und den Lipidstoffwechsel ApoE-defizienter Mäuse

  • Unter Atherosklerose versteht man einen mit zunehmendem Alter fortschreitenden degenerativen Prozess in den Arterien. Die Atherosklerose und damit assoziierte kardiovaskuläre Erkrankungen werden für 2020 bis 2030 als Haupttodesursache weltweit prognostiziert. Die Protease-aktivierten Rezeptoren (PAR) werden unter zahlreichen pathophysiologischen Bedingungen, wie zum Beispiel bei der Atherogenese exprimiert. Im Fokus vieler Arbeiten lag bisher oft die Funktion des Protease-aktivierten Rezeptors-1 (PAR-1), dem Prototyp der Protease-aktivierten Rezeptoren. Die Rolle des Protease-aktivierten Rezeptors-2 (PAR-2), bei der Entwicklung von atherosklerotischen Läsionen in vivo, wurde bisher nur in Ansätzen verstanden. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals anhand eines neuen Mausmodells, mit einem doppelten knockout in den Genen für den PAR-2 (PAR-2-/-) und das Apolipoprotein E (ApoE-/-), der Einfluss des PAR-2 auf die Atherogenese in vivo beschrieben werden. Der knockout des ApoE-Gens ist ein probates Mittel in der Atheroskleroseforschung, da so die Entwicklung von atherosklerotischen Läsionen in Mäusen gefördert wird, die im wildtypischen Kontext aufgrund des Lipidprofils der Tiere gar nicht oder nur in geringem Maße auftreten. Die Analyse der atherosklerotischen Läsionen in den Aorten und Aortenursprüngen von PAR-2-/-;ApoE-/--Mäusen zeigte eine deutliche Reduktion der Atherogenese im Vergleich mit ApoE-/--Tieren. Weiterhin ließ sich ein Einfluss des Par-2 auf den Lipidstoffwechsel detektieren. Es wurde erstmals beschrieben, dass eine Defizienz des PAR-2- und ApoE-Gens bei Mäusen einen Anstieg des Körpergewichts bedingt. Zusätzlich wurden im Lebergewebe der Tiere erhöhte Lipideinlagerungen beobachtet und erniedrigte mRNA Expressionen der hepatischen Triglyzerid-Lipasen, im Anschluss an eine cholesterinreiche Western Diät, detektiert. Diese Befunde ließen auf eine verminderte Funktionalität der Leber schließen, die in einer Akkumulation von Triglyzeriden und LDL-Cholesterin im Blutserum der Doppel-knockout Mäuse resultierte. Trotz der entstanden proatherosklerotischen Effekte wurden in den Gefäßen der PAR-2-/-;ApoE-/--Tiere kleinere und stabilere atherosklerotische Plaques nachgewiesen, die im Anschluss an vier Monate Western Diät eine größere Menge an Makrophagen/mm2 enthielten. Die Stabilität der Plaques resultierte aus einer erhöhten Anzahl an glatten Gefäßmuskelzellen (SMC) und einer verminderten Apoptoserate, im Vergleich mit den Kontrolltieren. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse darauf hin, dass der PAR-2 eine wichtige Funktion bei der Entstehung von atherosklerotischen Läsionen einnimmt, da bei PAR-2-Defizienz ungeachtet der Entwicklung von proatherosklerotischen Risikofaktoren eine deutliche Reduktion der atherosklerotischen Läsionen erfolgte.
  • The Protease-activated receptors (PAR) are found to be up regulated under many pathopysiological conditions. However, the pathophysiological role of the protease-activated receptor-2 (PAR-2) in vivo remains poorly understood. This study points out the role of PAR-2 in the development of atherosclerotic lesions in vivo for the first time. To investigate the pathophysiological role of PAR-2 it was needed to breed a new mouse model with knockouts in the genes coding for PAR-2 and ApoE (PAR-2-/-;ApoE-/-). The ApoE-/- background was used due to its ability to develop atherosclerotic lesions, a disease normally absent in wild-type mice. The data analysis showed a decrease in development of aortic atherosclerotic lesions in PAR-2 knockout mice in relation to control animals. The new mouse model further highlights the effects of PAR-2 on lipid metabolism. The study has shown that PAR-2-/-;ApoE-/- mice present significantly increased body weights compared with C57BL/6, PAR-2-/-; and ApoE-/- mice. Furthermore as a result of cholesterol rich western diet there was augmented lipid storage and decreased expression of the hepatic triglyceride lipases in the liver. In double knockout mice this decreased liver functionality leads to an accumulation of blood triglycerides and LDL-cholesterol. Despite these risk factors for developing severe atherosclerosis, the double knockout mice showed smaller, more stable atherosclerotic plaques. In conclusion the PAR-2 seems to be a competent modulator for the development of atherosclerosis under wildtype conditions. Risk factors like obesity and augmented lipid accumulation could not increase the development of atherosclerotic lesions of the PAR-2-/-;ApoE-/- mice.

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Metadaten
Author: Anja Flößer
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001808-8
Title Additional (English):Functions of the protease-activated receptor-2 for atherogenesis and lipid metabolism in apoE deficient mice
Advisor:Prof. Dr. Hendrik Ungefroren, Prof. Dr. Christoph Ritter
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2014/05/06
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2014/03/26
Release Date:2014/05/06
Tag:Protease-aktivierter Rezeptor-2
Atherosclerosis, Protease-activated receptor-2, lipid metabolism
GND Keyword:Apolipoprotein E, Apolipoproteine, Arterienverkalkung, Atherosklerose, Fettstoffwechsel, Lipide
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Pharmakologie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie