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In der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung eines neu entdeckten Renintranskriptes für das Überleben kardialer Zellen nach Ischämie-relevanten Bedingungen wie der Glukosedepletion, Anoxie sowie Blockierung der Atmungskette mit Rotenon untersucht. Dabei zeigte sich durch Überexpression des zytosolischen Renins eine verbesserte Toleranz der H9c2-Zellen gegenüber den Stressfaktoren, da deren Überexpression sich protektiv auf den ATP-Gehalt und den Zelltod auswirkte. Seit der nach vorangegangenem Myokardinfarkt beobachteten selektiven Hochregulierung eines 1999 neuentdeckten alternativen Renintranskriptes, des Exon(1A-9)Renin-Transkriptes, vermutet man seine Funktion im Rahmen ischämischer Prozesse am Herzen. Das Exon(1A-9)Renin stellt dabei ein verkürztes Transkript dar, das ein nicht-sekretorisches, zytosolisches Protein kodiert. Weitergehende Untersuchungen in vitro weisen auf eine kardioprotektive Funktion des alternativen Renintranskriptes hin. Ferner belegen ex-vivo-Untersuchungen eine signifikant reduzierte Infarktgröße von Herzen transgener Exon(2 9)Renin-überexprimierten Ratten im Vergleich zu den Kontrolltieren. Die zentrale Hypothese der vorliegenden Arbeit war, dass die Hochregulation des alternativen Exon(1A 9)Renin-Transkriptes mit einer protektiven Funktion des entstehenden Renins assoziiert ist. So konnte zunächst molekularbiologisch eine 5 fach zur Basalbedingung erhöhte Expression des Exon(1A 9)Renin-Transkriptes unter Ischämie-relevanten Faktoren wie der 24-stündigen Hypoxie und Glukosedepletion nachgewiesen werden. Des Weiteren erwiesen die H9c2-Zellen durch Überexpression des zytosolischen Renins eine verbesserte Toleranz gegenüber Ischämie-relevanten Bedingungen, denn es zeigte sich eine Aufrechterhaltung des ATP-Gehaltes sowie eine Reduktion des Zellunterganges unter den Stressbedingungen. Dabei konnte vor allem der nekrotische Zelltod verhindert werden, der bekanntlich mit einer Entzündungsreaktion einhergeht und erhebliche Konsequenzen für das folgende Remodelling des Gewebes aufweist. Ferner konnte eine schützende Funktion des zytosolischen Renins im Rahmen des oxidativen Bursts detektiert werden, da ein Anstieg der zytosolisch lokalisierten ROS, der unter Glukosedepletion und Anoxie nachweisbar war, durch die Überexpression des Renins verhindert werden konnte. Die Arbeit weist nach, dass das zytosolische Renin im Gegensatz zum sekretorischen Renin bei Glukosemangel, Hypoxie und oxidativen Stress weiterreichende protektive Wirkungen hat, die möglicherweise zukünftig in der Therapie des Herzinfarktes und Herzinsuffienz ausgenutzt werden könnten.
Target Mechanisms of the Cyanotoxin Cylindrospermopsin in Immortalized Human Airway Epithelial Cells
(2022)
Cylindrospermopsin (CYN) is a cyanobacterial toxin that occurs in aquatic environments worldwide. It is known for its delayed effects in animals and humans such as inhibition of protein synthesis or genotoxicity. The molecular targets and the cell physiological mechanisms of CYN, however, are not well studied. As inhalation of CYN-containing aerosols has been identified as a relevant route of CYN uptake, we analyzed the effects of CYN on protein expression in cultures of immortalized human bronchial epithelial cells (16HBE14o−) using a proteomic approach. Proteins whose expression levels were affected by CYN belonged to several functional clusters, mainly regulation of protein stability, cellular adhesion and integration in the extracellular matrix, cell proliferation, cell cycle regulation, and completion of cytokinesis. With a few exceptions of upregulated proteins (e.g., ITI inhibitor of serine endopeptidases and mRNA stabilizer PABPC1), CYN mediated the downregulation of many proteins. Among these, centrosomal protein 55 (CEP55) and osteonectin (SPARC) were significantly reduced in their abundance. Results of the detailed semi-quantitative Western blot analyses of SPARC, claudin-6, and CEP55 supported the findings from the proteomic study that epithelial cell adhesion, attenuation of cell proliferation, delayed completion of mitosis, as well as induction of genomic instability are major effects of CYN in eukaryotic cells.