Dokument: Die Rolle des Protease-aktivierten Rezeptors 4 bei der Reifung von Adipozyten in vitro

Titel:	Die Rolle des Protease-aktivierten Rezeptors 4 bei der Reifung von Adipozyten in vitro
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=39807
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20160929-155823-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Fischinger, Vivien [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,75 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 29.09.2016 / geändert 29.09.2016
Beitragende:	PD Dr. rer. nat. Fender, Anke [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. med. Filler, Timm [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Adipositas ist eine der größten Herausforderungen für die Gesundheit unserer Gesellschaft. Schon lange ist bekannt, dass das Fettgewebe (FG) nicht nur als Isolator zur Temperaturregulierung des Körpers dient. Seit der Entdeckung der Adipokine gilt das FG als endokrines Organ. Während der letzten Jahre war vor allem die Rolle von Immunzellen im FG für die Wissenschaft von Interesse. Sie beeinflussen nicht nur die Gesundheit des FGs selbst, sondern die des gesamten Körpers. Denn dem FG wird im Rahmen der Insulinsensitivität eine große Bedeutung beigemessen. Das adipöse FG und seine Interaktion mit Immunzellen, vor allem im Hinblick auf die Entzündung, sind seither im Fokus der Forschung. Makrophagen spielen bei der Entstehung einer Insulinresistenz eine tragende Rolle. Sie infiltrieren das weiße FG bei der Entstehung einer Adipositas schon früh und in großer Menge. Sie werden begleitet von anderen Immunzellen wie Mastzellen und neutrophilen Granulozyten. Letztere stellen eine Quelle von Proteasen wie Tryptase und Cathepsin G dar, deren Spiegel im Blut adipöser Patienten erhöht sind. Ihre Funktion im Fettgewebe ist bisher nicht ausreichend bekannt. Diese Proteasen sind Liganden für die Protease-aktivierten Rezeptoren (PAR), von welchen bisher vier identifiziert wurden. PAR-2 und PAR-4 werden von Adipozyten exprimiert, wobei PAR-2 bereits in Verbindung mit Adipositas beschrieben wurde. In dieser Arbeit wurde die Rolle von PAR-4 während der Adipozytenreifung untersucht. Dafür wurde ein Zellkulturmodell entwickelt, bestehend aus 3T3-L1 Zellen, welche mit selektiven PAR-aktivierenden Peptiden behandelt wurden. In weiterführenden Experimenten inkubierten wir reifende Adipozyten mit Medien, welche Proteasen aus murinen peritonealen Mastzellen enthielten. Ich konnte zeigen, dass eine PAR-2 Stimulation die Fettakkumulation in reifenden Adipozyten fördert. Ein proadipogener Effekt von PAR-2 wurde bereits bei Mäusen beschrieben und hier erstmals in der Zellkultur gezeigt. Eine PAR-4 Stimulation hatte einen gänzlich anderen Effekt auf die reifenden Adipozyten; es schien die Reifung zu unterdrücken. Die Ergebnisse zeigten, dass das PAR-4 aktivierende Peptid (AP) einen mitogenen Effekt auf die Zellen hatte, was sich durch eine Zunahme der Zellzahl und eine Abnahme der Fettakkumulation zeigte. Darüber hinaus förderte es die Expression von antiapoptotischen und von proliferativen Genen wie Birc3 und Ki67. Eine Inkubation der Zellen mit der PAR-4 aktivierenden Protease Cathepsin G zeigte ähnliche Effekte. In weiteren Experimenten wurde der Einfluss von Mastzell-konditioniertem Medium (MCCM) auf reifende 3T3-L1 Zellen demonstriert. Die Ergebnisse zeigten unter Einfluss von MCCM einen pro-adipogenen Effekt. Durch die Verwendung von PAR-4 / Cathepsin G Inhibitoren konnte ich die PAR-4 bzw. Cathepsin G vermittelten Effekte aufzeigen, welche aus einer intensivierten Lipidakkumulation bestanden. Des Weiteren kam es zu einer Induktion der Il6 Expression durch PAR-4. IL6 ist ein Adipokin, welches im weißen Fettgewebe (WAT) in Zusammenhang mit einer Verschlechterung der Insulinresistenz steht. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass Mastzellen und die von ihnen ausgehenden Proteasen zu einer Inflammation im Fettgewebe beitragen könnten. Ein Mediator könnte PAR-4 sein, dessen Aktivierung in der Fettzelle während der Reifung zu einer Sekretion von IL6 führt. Der mitogene Effekt einer PAR-4 Aktivierung könnte im Organismus zu einer größeren Anzahl an Fettzellen führen, die im schlanken Menschen zu einer besseren metabolischen Gesundheit oder im adipösen Patienten zu einer schlechteren Insulinresistenz beitragen könnte. Obesity is one of the most serious threats to our metabolic health. It is commonly accepted that adipose tissue is not merely an insulator keeping the body warm. The discovery of adipokines has highlighted adipose tissue as an endocrine organ. Recent research has increased understanding of the role of various immune cells in the adipose tissue, which influence not only the health of adipose tissue itself but that of the whole organism which hosts them. In particular, adipose tissue plays a major role in influencing insulin sensitivity. Macrophages play a crucial role in promoting insulin resistance in the adipose tissue. They intensely infiltrate the white adipose tissue (WAT) at the onset of obesity, accompanied (or even preceded) by other immune cells such as mast cells and neutrophil granulocytes. The latter two are a source of proteases such as tryptase and cathepsin G, which show elevated concentrations in the bloodstream of obese individuals. Their precise action in adipose tissue had not been systematically studied so far. The cellular effects of such proteases are mediated through protease-activated receptors (PAR), of which four isoforms have been identified. PAR-2 and PAR-4 are expressed on adipocytes, and PAR-2 has been linked to promoting obesity in mice. This study was set up to evaluate which role PAR-4 plays during adipocyte differentiation. I utilized an established cell-culture model, consisting of the murine 3T3-L1 cell line and treated the cells with selectively activating PAR agents. In advanced experiments, maturing adipocytes were incubated with medium containing proteases derived from murine peritoneal mast cells. I was able to demonstrate for the first time that PAR-2 stimulation directly promotes lipid accumulation in maturing adipocytes, in keeping with a previously reported pro-adipogenic effect of PAR-2 in mice. By contrast, I observed an inhibition of adipocyte maturation when cells were exposed to PAR-4 stimulants during differentiation. I could show that the PAR-4 activating peptide exerts mitogenic actions in preadipocytes, as it elevated cell numbers and lowered lipid accumulation. PAR-4 activation further increased the expression of anti-apoptotic and proliferative genes such as Birc3 and Ki67. Very similar findings were obtained by incubating the cells with cathepsin G, a protease released by mast cells and neutrophils. In further experiments, the influence of mast cell-conditioned medium on maturing 3T3-L1 cells was examined. Results implicate a pro-adipogenic effect mediated by mast cell proteases, since exposure to conditioned medium from degranulated mast cells (MCCM) further increased lipid accumulation in differentiating cells. This was enhanced to an even greater extent when MCCM was pretreated with cathepsin G or PAR-4 inhibitors, confirming an anti-adipogenic response to cathepsin G / PAR-4 signaling. Another striking finding was that activation of the cathepsin G / PAR-4 pathway by MCCM seems to boost adipocyte expression of IL6 – an adipokine which has been linked to promoting insulin resistance in the adipose WAT. Thus, mast cell-derived proteases might add to the inflammation of the WAT, resulting in a poorer metabolic health. One crucial candidate mediator is PAR-4, potentially promoting insulin resistance by stimulating the maturing adipocyte to release IL6. The mitogenic effect of PAR-4 stimulation might add to a higher number of fat cells, which could either result in a better metabolic health in lean individuals or in augmented insulin resistance in the obese.
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Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Pharmakologie und Klinische Pharmakologie
Dokument erstellt am:	29.09.2016
Dateien geändert am:	29.09.2016
Promotionsantrag am:	14.05.2016
Datum der Promotion:	21.09.2016