Dokument: Die Rolle des Prion Proteins (PrP(C) im Säugergebiß
| Titel: | Die Rolle des Prion Proteins (PrP(C) im Säugergebiß | |||||||
| Weiterer Titel: | Role of Prion Protein (PrP(C)) in the Mammalian Dentition | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=15261 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20100625-140739-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schneider, Kurt [Autor] | |||||||
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| Stichwörter: | Prion Protein, PrPC, Dentition | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Transmissible Spongiforme Enzephalopathien (TSEs) sind eine Gruppe
von Erkrankungen, die Mitglieder einiger Säugerordnungen befallen und unweigerlich innerhalb kurzer Zeit zum Tode führen. Das Besondere an diesen Krankheiten ist die Tatsache, daß der Erreger ein fehlgefaltetes Protein ist, das als 'Prion' bezeichnet wird. Prionen entstehen aus einem zellulären Protein (zelluläres Prion Protein, PrP(C)), dessen physiologische Funktion noch immer unklar ist. Im Laufe der Erkrankung ändert PrP seine Faltung unter Beibehaltung seiner Aminosäuresequenz. Dadurch entsteht das scrapie-assoziierte Prion Protein (PrP(Sc)). Obwohl PrP(C) nahezu in jedem Gewebe exprimiert wird, machen sich Ausfälle, die im Laufe der Erkrankung auftreten, besonders im Zentralnervensystem bemerkbar. Dennoch gibt es auch Hinweise darauf, daß ein Zusammenhang zwischen PrP(C) und dem Gebiß von Säugetieren besteht. Zum einen wird PrP(C) im Laufe der Embryogenese in dentalem Gewebe exprimiert. Zum anderen ist Zähneknirschen ein wichtiger Marker bei der Diagnose von TSEs. Die Beschreibung der Entdeckung von PrP mRNA in Nagerembryonen war der Anlaß für eine Suche nach PrP(C) in dentalen Geweben. Beim Vergleich der Zähne von Wildtyp, PrP-knockout und PrP überexprimierenden Mäusen wurden auffällige Unterschiede in der Dentinstruktur gefunden. Während Wildtypmäuse eine mittlere Variabilität in der Anzahl und Größe ihrer Dentintubuli zeigen, sind diese Strukturen bei PrP-knockout Mäusen variabler, größer und in geringerer Zahl vorhanden. PrP-überexprimierende Mäuse andererseits haben mehr und kleinere Tubuli, derer Variabilität geringer ist. Aus Zellen dentalen Gewebes menschlichen Ursprungs wurde RNA extrahiert, die revers transkribiert und mittels PCR amplifiziert wurde. Bei Pulpazellen, Zellen des Periodontalligaments und Ektomesenchymzellen wurde eine Expression von PrP nachgewiesen. Diese Befunde erweitern die Beschreibungen in Nagerembryos auf adulte humane Gewebe dentalen Ursprungs. Extrahierte menschliche Zähne wurden für den Nachweis von PrP(C) auf Proteinebene verwendet. Erwartungsgemäß fand sich PrP Expression in Nervenfasern. Interessanterweise waren die einzigen anderen dentalen Zellen, die PrP positiv waren, solche, die für die Biomineralisation verantwortlich sind: Odontoblasten, Cementoblasten und die epithelialen Reste von Malassez (ERM). Es war seit langem bekannt, daß PrP(C) die Fähigkeit hat, Kupfer- und Manganionen zu binden. Infolgedessen wurden Molaren von Wildtyp, PrP-knockout und PrP überexprimierenden Mäusen auf Ihren Kupfer- und Mangangehalt hin untersucht. Während sich die Zähne nicht im Mangangehalt unterschieden, zeigten die Molaren der PrP-knockout Mäuse einen um ein Drittel geringeren Kupfergehalt verglichem mit Zähnen von Wildtyp Mäusen. Die Zähne der PrP überexprimierenden Mäuse hatten einen vergleichsweise leicht erhöhten Kupfergehalt. Die Befunde dieser Studie legen, ohne es beweisen zu können, einen Zusammenhang zwischen der Kupferbindungsfähigkeit von PrP und der Aktivität kupferbindender collagenvernetzender Enzyme nahe. Da Collagen ein wichtiger Bestandteil des Prädentins und der desmodontalen Fasern ist, kann man von einer veränderten Collagenprozessierung erwarten, daß sie Einfluß auf dessen Struktur und Widerstandsfähigkeit hat. Der verringerte Kupfergehalt in Zähnen von PrP-knockout Mäusen könnte zu einer verringerten Stabilität des Dentins führen, was die Unregelmäßigkeiten erklären könnte, die in den rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen zu erkennen waren. Da PrP(C) noch nie in funktionellen Zusammenhang mit der Zahnentstehung gebracht wurde, sind unsere Befunde schwierig einzuordnen. Trotz dieses Hindernisses könnte sich PrP(C) eines Tages als wichtiger Bestandteil eines Cocktails erweisen, der Zahnärzten ermöglicht, eine dritte Generation von Zähnen wachsen zu lassen, die - genau wie Milch- und bleibende Zähne bisher - durchbrechen und als Kauwerkzeug dienen können.Transmissible Spongiform Encephalopathies (TSEs) are a group of disorders affecting members of several orders of mammals and inevitably leading to death within short periods of time. These ailments stand out in that the causative agent is a malformed protein referred to as 'prion'. The raw material for the generation of prions is a cellular protein (cellular prion protein, PrP(C)), the physiological function of which is still obscure. In the course of the disease, PrP keeps its amino acid sequence while adopting an alternative folding, resulting in scrapie associated prion protein (PrP(Sc)). Although PrP(C) is expressed nearly ubiquitously, the central nervous system is the organ mostly affected by defects developing during pathogenesis. Nevertheless, there are pointers to a link between PrP(C) and the mammalian dentition. Not only is PrP(C) expressed in dental tissues during embryogenesis, but teeth grinding is also an important diagnostic marker for TSEs. Prompted by the descriptions of others about the detection of PrP mRNA in rodent embryos, a search for PrP(C) in dental tissues was conducted. By comparing teeth of wild-type, PrP-knockout and PrP overexpressing mice, prominent differences in the dentin structure were found. While wild-type mice have a mean variability of the number and size of dentin tubules, these structures are more variable, greater in size and less in number in PrP knockout mice. Teeth of PrP overexpressing mice, on the other hand, have more and smaller tubuli, the variability of which is less. Cultured human dental cells were used to extract RNA, which was reverse transcribed and amplified by PCR. Pulpal cells, cells from the periodontal ligament and ectomesenchymal cells were found to express PrP, thus extending the findings in rodent embryos to adult human dental tissues. Extracted human teeth were used to detect PrP(C) at the protein level. As expected, nerve fibers were PrP positive. Strikingly, the only other dental cells which turned out to be PrP positive were those engaged in biomineralization: odontoblasts, cementoblasts and epithelial rests of Malassez (ERM). It has long been known that PrP(C) has copper and manganese binding capability. Therefore, molars of wild-type, PrP knockout and PrP overexpressing mice were subject to a determination of their copper and manganese contents. While there were no differences in manganese concentration, molars of PrP knockout mice had one third less copper content than teeth of wild-type mice. Teeth of PrP overexpressing mice had a slightly elevated copper content compared with teeth of wild-type mice. The findings of this study suggest (but cannot prove) a link between PrP's copper binding capability and the activity of copper binding enzymes in crosslinking collagen. As collagen is an important constituent of predentin as well as of desmodontal fibers, an alteration of its processing can be expected to have influence upon its structure and durability. The lowered contents of copper in teeth of PrP knockout mice could lead to a decreased stability of dentin, thus explaining its crowded structure that could be observed in SEM figures. Our findings are hard to classify because never before has PrP(C) been associated functionally with dentinogenesis. This problem notwithstanding, in days to come PrP(C) may possibly turn out to be an important constituent of a cocktail that enables dental practitioners to evoke a third generation of teeth to grow, erupt and serve as a tool for mastication just as deciduous and permanent teeth are so far. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Dekanat | |||||||
| Dokument erstellt am: | 25.06.2010 | |||||||
| Dateien geändert am: | 02.06.2010 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 20.04.2010 | |||||||
| Datum der Promotion: | 28.05.2010 |
