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Untersuchungen zur Morphologie und zum Wachstum der Nasenhöhle von Primaten, insbesondere von Makaken sind in der Literatur kaum zu finden. Ein Ziel dieser Arbeit war daher eine Wachstumsanalyse der Nasenhöhle von Macaca fuscata, unter Berücksichtigung des Geschlechtsdimorphismus Zu diesem Zweck wurden von 29 Schädeln japanischer Makaken (M. fuscata) aus vier verschiedenen postnatalen Altersstufen computertomographische Schichtaufnahmen des Gesichtsschädels gewonnen. Anschließend wurde das Volumen der Nasenhöhle analysiert und statistisch ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass der größte Zuwachs des Volumens bei beiden Geschlechtern gegen Ende des Wachstums liegt. In Bezug zur Schädelbasislänge nimmt das Volumen der weiblichen Individuen stärker zu als das der männlichen, um bei gleicher Schädelbasislänge am Ende des Wachstums sogar ein größeres Volumen zu erreichen. Ein Geschlechtsdimorphismus konnte statistisch für die Nasenhöhle gezeigt werden, für andere Mittelgesichtsmaße ließ er sich nicht nachweisen. Die Spezies Macaca fuscata ist in ihrer regionalen Verbreitung einzigartig unter den Primaten und, abgesehen vom Mensch, die am nördlichsten vorkommende Primatenart. Aus diesem Grund ist sie gut geeignet für Untersuchungen in Hinblick auf eventuelle klimatische Einflüsse. Um zu überprüfen, ob klimatische Einflüsse das Volumen der Nasenhöhle beeinflussen, wurden 36 Schädel adulter japanischer Makaken von fünf bekannten geographischen Regionen untersucht. Auch bei dieser Untersuchung wurden zunächst computertomographische Schichtaufnahmen der Nasenhöhle gewonnen und das Volumen der Nasenhöhle errechnet Das gewonnene Nasenhöhlenvolumen der einzelnen Individuen wurde dann in Relation zur geographischen Höhe und zu Temperatureinflüssen gesetzt. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die Absenkung der Januartemperatur in nördlichen Regionen Japans bei den Makaken mit einer Vergrößerung des Volumens der Nasenhöhle einhergeht. Diese Vergrößerung ist mit einer Verkleinerung des Volumens des Sinus maxillaris verbunden. Dieses Ergebnis lässt Schlussfolgerungen auf die physiologischen Funktionen der Nase zu. Die Untersuchungen sprechen dafür, die Rolle der Nasennebenhöhlen zur Anfeuchtung und Anwärmung der Atemluft als fraglich einzustufen. Die Ergebnisse dieser Studie tragen Modellcharakter und liefern weitere Erkenntnisse über das kraniofaziale Wachstum der Primaten.
Anhand von 30 Schädeln japanischer Makaken (Macaca fuscata) wurde in vier postnatalen Altersstufen das Gaumenwachstum für männliche und weibliche Tiere untersucht. Darüber hinaus wurde die Gaumenmorphologie adulter japanischer Makaken mit der anderer Spezies der Macaca-Fascicularisgruppe (M. mulatta, M. fascicularis, M. cyclopis) verglichen. Zur Darstellung der Gaumenmorphologie wurden von allen Schädeln zunächst computertomographische Schichtaufnahmen angefertigt. Um der gekrümmten Gaumenform Rechnung zu tragen, wurden basierend auf den einzelnen koronaren Schichtserien mit Hilfe der SURFdriver® -Software 3D-Rekonstruktionen der Gaumen angefertigt und deren Volumina berechnet. Zusätzlich wurden verschiedene Längen-, Breiten- und Höhenmaße am Schädel, einschließlich des Gaumens erhoben. Zur besseren Einordnung des Gaumenvolumens in den Schädel wurde das Gesichtsschädelvolumen basierend auf den Schädelmaßen Schädelbasislänge, Gesichtslänge, Gesichtsschädelhöhe und Mittelgesichtsbreite berechnet. Macaca fuscata zeigt im vorderen Abschnitt des Gaumens eine Wölbung, welche in adulten Stadien stärker ausgeprägt ist als in den juvenilen Altersgruppen. Diese Wölbung des Gaumendaches flacht nach dorsal zu einer annähernd rechteckigen Form ab. Männliche und weibliche Tiere zeigen im adulten Alter einen ausgeprägten Torus palatinus. Besonders auffällig ist bei beiden Geschlechtern das sehr große Foramen incisivum mit einer vertikalen Septierung. Das postnatale Veränderung der Gaumenform wurde anhand von Indizes beschrieben. Macaca fuscata weist einen langen und schmalen Gaumen auf. Er kann als leptostaphylin bezeichnet werden. Bezüglich der Höhe ist der Gaumen als orthostaphylin (mittelhochgaumig) einzustufen. Da das genaue Sterbealter der Tiere nicht bekannt war, erfolgte die Beschreibung der Wachstumsvorgänge am Gaumen und am Schädel mittels einer einfachen linearen Regressionsanalyse, wobei die Gesichtsschädellänge als Bezugsmaß gewählt wurde. Obgleich die männlichen Tiere stets einen größeren Gaumen als die weiblichen Tiere haben, konnte bezüglich des Wachstumsverhaltens kein Geschlechtsdimorphismus festgestellt werden. Dies trifft gleichermaßen für das Gesichtsschädelvolumen zu. Zur Darstellung von Merkmalszusammenhängen zwischen dem Gaumenvolumen und der Schädelmorphologie erfolgte eine Korrelationsanalyse. Durch eine einfache lineare Regressionsanalyse wurden diese Zusammenhänge untersucht. Es konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Gaumenvolumen und den Längen-, Breiten- und Höhenmaßen des Gesichtsschädels nachgewiesen werden. Das Ergebnis der partiellen Korrelationsanalyse ergab jedoch für das Abhängigkeitsverhältnis von Gaumenvolumen und Kieferhöhlenvolumen einen signifikanten Einfluss durch die Körpergröße und die Schädellänge. Der Vergleich der Regressionsgeraden bestätigt ein unterschiedliches Wachstumsverhalten von Gaumenvolumen und Kieferhöhlenvolumen. Die Kieferhöhle weist ein schnelleres Wachstum als der Gaumen auf. Unterschiede der Gaumenmorphologie innerhalb der Fascicularisgruppe wurden mittels einer einfaktoriellen ANOVA untersucht. Es stellte sich heraus, dass Macaca fuscata ein annähernd gleich großes Gaumenvolumen wie Macaca mulatta besitzt. Einen signifikanten Unterschied konnte zwischen Macaca fascicularis und den drei anderen Spezies der Fascicularisgruppe gefunden werden. Diese Unterschiede sollten in weiteren Studien untersucht werden.
Granulosazellen sind involviert in die Steuerung einer Vielzahl von hormonabhängigen Prozessen wie Follikulogenese, Ovulation und Luteinisierung. Die adäquate Funktion der Granulosazellen hängt u.a. ab von der extrazellulären Matrix, Adhäsionsmolekülen und dem Vorkommen von Matrix-Metalloproteinasen. Komponenten der extrazellulären Matrix wie z.B. Laminin und Fibronektin spielen eine wichtige Rolle bei der Follikulogenese und interagieren mit Wachstumsfaktoren, Zytokinen und Integrinen. Integrine sind transmembrane, heterodimere Rezeptoren, die die Übertragung von Informationen der extrazellulären Matrix in die Zelle vermitteln. Sie bestehen aus einer kleinen beta- und einer größeren alpha-Untereinheit, die nicht-kovalent miteinander verknüpft sind. Auch sie spielen eine wichtige Rolle bei der Follikulogenese. Matrix-Metalloproteinasen sind zink- und calciumabhängige Proteine, die eine Bedeutung haben für Zellproliferation, Migration, den programmierten Zelltod (Apoptose), Angiogenese und Tumorprogression. Sie sind involviert in Follikulogenese, Ovulation und Regression des Corpus luteum. Eine Möglichkeit zur weiteren Erforschung dieser Faktoren besteht in der Etablierung permanenter Zelllinien. Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Arbeit immortalisierte Granulosazellen kultiviert und immunhistochemisch auf das Vorkommen von Matrixkomponenten (Laminin, Fibronektin, Tenascin, Kollagen I und IV), Integrinuntereinheiten (alpha 1, 2, 3, 4, 5, 6, beta 1, 4) und Matrix-Metalloproteinasen (1 – 3, 7 - 15) untersucht. Darüber hinaus wurde die Lokalisation der verschiedenen Faktoren an Kulturen niedriger und hoher Passagen ohne sowie nach Stimulation mit 8-bromo-cAMP durchgeführt. Die verwendeten Zellen wurden bereits in einer früheren Arbeit generiert und stammen aus Ovarien von Weissbüschelaffen, deren ovarieller Zyklus viele Gemeinsamkeiten mit dem des Menschen aufweist. Das Wachstumsmuster der Zellen veränderte sich auch nach höherer Passagenanzahl nicht. Immunhistochemisch wurden die Integrinuntereinheiten alpha 1, 3, 4, 5, beta 1, 4, die Matrixkomponenten Kollagen I, Fibronektin und Laminin sowie die Metalloproteinasen 13, 14 und 15 nachgewiesen. Diese Befunde waren in niedrigen und höheren Passagen identisch. Nach Stimulation der Granulosazellen mit 8-bromo-cAMP wurde für die Metalloproteinasen 13 und 15 eine veränderte Immunreaktion im Vergleich zu nicht stimulierten Zellen festgestellt. Bisher liegen Untersuchungen zur Expression von Integrinen, Matrixkomponenten und Metalloproteinasen in Granulosazellen des Weissbüschelaffen in der Literatur nicht vor. Verglichen mit früheren Untersuchungen am Ovar des Weissbüschelaffen fand sich eine Übereinstimmung bezüglich des Vorkommens der Integrinuntereinheit alpha 1 und alpha 3. Im Gegensatz zu den in-vivo-Befunden wurden die Integrinuntereinheiten alpha 1, 4 und auch 5 gefunden, während die Integrinuntereinheiten alpha 2 und 6 nicht in immortalisierten Granulosazellen, aber in vivo vorkamen. Die Unterschiede bezüglich des Nachweises einiger Integrinuntereinheiten könnte auf eine Veränderung der Zellen durch die Immortalisierung oder die Kulturbedingungen zurückzuführen sein. Die Befunde, dass Matrixkomponenten wie Kollagen I, Laminin und Fibronektin in den immortalisierten Granulosazellen vorkamen, stehen in Einklang mit Untersuchungen an Granulosazellen anderer Spezies (Rind, Maus). Ebenso wurden bereits in kultivierten Zellen Metalloproteinasen aus der Gruppe der Gelatinasen (Metalloproteinasen 2 und 9) nachgewiesen. Die Tatsache, dass nach Stimulierung mit 8-bromo-cAMP ein verändertes Reaktionsmuster für die Metalloproteinase 13 und eine deutlich stärkere Immunreaktion bei der Metalloproteinase 15 vorlag, könnte auf eine wichtige Rolle in der Funktion der Granulosazellen hindeuten. Die vorliegende Arbeit zeigt erstmals, dass immortalisierte Granulosazellen des Weissbüschelaffen Matrixkomponenten, Matrixrezeptoren sowie Metalloproteinasen auch noch nach höheren Passagen bilden. Diese Zellen scheinen in der Expression dieser Faktoren stabil zu sein und sich für weitere Methoden wie PCR, Western-Blot und Transfektionsexperimente zu eignen und somit ein Modell zur Untersuchung der Funktionsweise von Granulosazellen darzustellen.
Die Podozyten bilden mit ihren Aktin-reichen, interdigitierenden Fußfortsätzen und mit Schlitzmembran die entscheidende Einheit der glomerulären Filtrationsbarriere. Verschiedene Störungen der Podozytenfunktion bewirken chronische Nierenerkrankungen, darunter die fokal segmentale Glomerulosklerose. Mäuse, die keine Expression des 80 kDa-Proteins CD2AP in den Podozyten aufweisen, entwickeln auf noch ungeklärte Weise eine progrediente und in nur sechs Wochen post partum letal endende Niereninsuffizienz mit Proteinurie. Histopathomorphologisch lässt sich ein Verlust der Podozyten-Fußfortsätze sowie eine Glomerulosklerose nachweisen. Auch beim Menschen sind Mutationen von CD2AP mit einer Glomerulosklerose assoziiert. CD2AP ist ein Docking-Protein der CMS/CIN85-Familie. Mit seinen drei SH3-Domänen, seiner Prolin-reichen Region und weiteren Bindungsstellen ist CD2AP in der Lage, mit einer Vielzahl von Proteinen zu interagieren. Eine Gruppe der Interaktionspartner von CD2AP bilden F-Aktin und Aktin-assoziierte Proteine. Da wir in vorangehenden Arbeiten zeigen konnten, dass CD2AP in kultivierten Podozyten an hochdynamischen F-Aktin-Spots lokalisiert ist (Welsch et al. 2001; Welsch et al. 2005), war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, zu klären, ob CD2AP an der Regulation der Aktin-Dynamik in den Podozyten beteiligt ist. Zu diesem Zweck wurde das Aktin-Zytoskelett von kultivierten Podozyten aus CD2AP-Knockout-Mäusen im Vergleich zu kultivierten Wildtyp-Podozyten untersucht. Es zeigte sich, dass CD2AP-/--Podozyten deutliche phenotypische Veränderungen im F-Aktin-Zytoskelett gegenüber Wildtyp-Podozyten aufweisen. So besitzen CD2AP-/--Podozyten eine polygonale Zellmorphologie aufgrund fast fehlender Lamellipodia sowie vermehrt F-Aktin-Spots, F-Aktin-Stress-Fasern und damit auch größere Fokaladhäsionen. Neben den zunächst beobachteten strukturellen Veränderungen des Aktin-Zytoskeletts fanden sich auch deutliche Veränderungen in der Aktin-Dynamik. So erfolgt der Abbau des Aktin-Zytoskeletts in CD2AP-/--Podozyten nach der Inhibierung der Plus-Enden der Aktin-Filamente mit Cytochalasin D verlangsamt und inkomplett. Ein morphologisch nicht unterscheidbarer inkompletter Abbau des Aktin-Zytoskeletts konnte durch Inhibierung der Aktomyosin-ATPase-Aktivität mittels Blebbistatin in den Wildtyp-Zellen erzeugt werden, was auf eine mögliche Interaktion zwischen CD2AP und Myosin II hinweist. Unter Verwendung der FRAP-Technik konnte in GFP-Aktin-transfizierten CD2AP-/-- und Wildtyp-Podozyten der Umsatz von Aktin bestimmt werden. Hierbei zeigte sich, dass CD2AP-/-- und Wildtyp-Podozyten keine unterschiedlichen Aktin-Umsatzgeschwindigkeiten besitzen. Durch Stimulation mit Epidermal Growth Factor können in den Podozyten ringförmige hochdynamische Aktin-Strukturen, sogenannte RiLiS (Ring-Like Structures), hervorgerufen werden. In CD2AP-/--Podozyten war die Bildung und die Motilität von RiLiS erheblich vermindert. Durch Transfektion der CD2AP-/--Podozyten mit GFP-CD2AP konnte die Bildung und Motilität der RiLiS wiederhergestellt werden. Die Hemmung der Aktomyosin-ATPase mit Blebbistatin sowie die Hemmung der PI3-Kinase mit Wortmannin oder LY294002 blockierten die Bildung von RiLiS, wobei nur die Hemmung der PI3-Kinase mit einer Motilitätsverminderung einherging. Messungen der Phosphorylierung von AKT und ERK nach Stimulation mit EGF zeigten jedoch eine unverminderte Aktivierung der beiden Signalwege in CD2AP-/--Podozyten. Auch eine verminderte Bildung von PIP3 in den RiLiS konnte durch Fluoreszenzintensitätsmessungen mit PIP3-bindenden GFP-PH-Fusionsproteinen ausgeschlossen werden. Die C-terminale Hälfte von CD2AP enthält eine putative F-Aktin-Bindungsstelle und Bindungsstellen für Aktin-assoziierte Proteine. Die Expression eines GFP-Fusionsproteins der C-terminalen Hälfte von CD2AP (GFP-?N-CD2AP, AS 325-637) war ausreichend, um eine Lokalisation des Konstrukts in den RiLiS zu erreichen, während ein GFP-Fusionsprotein der N-terminalen Hälfte von CD2AP keine Anreicherung in den RiLiS zeigte. GFP-DN-CD2AP war ebenfalls in der Lage die Bildung und Motilität von RiLiS in den CD2AP-/--Podozyten wiederherzustellen. Die schrittweise Verkürzung des GFP-DN-CD2AP-Konstrukts am C-terminalen-Ende zeigte, dass die Prolin-reiche Region von CD2AP (AS 325-424) zusammen mit dem Bereich zwischen den Aminosäuren 424-505 für die Bildung und Motilität der RiLiS essenziell ist. Das Konstrukt, das nur noch die Prolin-reiche Region von CD2AP enthielt, verminderte die Bildung und Motilität der RiLiS im Sinne eines dominant-negativen Effektes. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit erstmals, dass CD2AP in den Podozyten bei der Regulation der Aktin-Dynamik eine nicht-redundante Funktion besitzt. Der Bereich von CD2AP, der die Bindungsstellen für F-Aktin und Aktin-assoziierte Proteine enthält, spielt für die Ausübung dieser Funktion eine entscheidende Rolle
