Dokument: Zur Wirkung von Ultraviolett-B-Strahlung auf FoxO-Transkriptionsfaktoren in dermalen Zellen

Titel:	Zur Wirkung von Ultraviolett-B-Strahlung auf FoxO-Transkriptionsfaktoren in dermalen Zellen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=20268
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20120120-124900-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Reimann, Kerstin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,08 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 11.01.2012 / geändert 17.01.2012
Beitragende:	Prof. Dr. Hegemann, J. H. [Gutachter] Dr. Klotz, Lars-Oliver [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	FoxO-Transkriptionsfaktoren sind an der Regulation von Proliferation und Apoptose, des Energiestoffwechsels sowie der Stressantwort und oxidativen Abwehr beteiligt. Zwar ist bekannt, dass FoxO-Faktoren durch exogene Stressfaktoren, wie z. B. Schwermetallio-nen, moduliert werden, jedoch sind die Auswirkungen von ultravioletter (insbesondere UVB) Strahlung auf Expression und Aktivität von FoxO-Proteinen in humanen Hautzel-len unbekannt. Ähnliches gilt für die Deacetylasen der SIRT-Familie (Sirtuine), die zu den Regulatoren von FoxO-Faktoren gehören. In der vorliegenden Arbeit wurden zu-nächst basale FoxO- und SIRT-mRNA-Spiegel analysiert und sowohl die Isoform-Expressionsmuster als auch Unterschiede zwischen kultivierten menschlichen dermalen Fibroblasten und HaCaT-Keratinozyten beschrieben. Eine subtoxische UVB-Bestrahlung (100 J/m²) in dermalen Fibroblasten hatte keinen Einfluss auf die Spiegel der FoxO-Faktoren und Sirtuine, allerdings führte UVB-Bestrahlung zu einer Abnahme der kernlo-kalisierten FoxO3a-Proteine und zu einer Abnahme der FoxO-responsiven Promotorakti-vität. Des Weiteren wurde durch Hemmung der Phosphoinositid 3-Kinase die Minderung der FoxO-abhängigen Promotoraktivität in UVB-behandelten Hautfibroblasten verhindert und infolgedessen eine UVB-vermittelte Regulation der FoxO-Faktoren über PI3K nach-gewiesen. Wasserstoffperoxid-Zugabe imitierte den UVB-induzierten Effekt in Zellen. Repetitive UVB-Bestrahlung, die der physiologischen Situation ähnelt, führte zwar zu einer verminderten mRNA-Expression aller FoxO- und SIRT-Isoformen, jedoch blieben die Isoform-Expressionsmuster unbeeinflusst, und die Behandlung hatte keine Änderung der Proteinmenge zur Folge. Repetitive Bestrahlung führte jedoch zu einer erhöhten Akti-vität der seneszenzabhängigen β-Galaktosidase in UVB-behandelten Fibroblasten. Das Modell der mehrfachen UVB-Bestrahlung ist demnach als SIPS (stress-induced prema-ture senescence)-Alterungsmodell geeignet. Abschließend wurde das SIPS-Modell mit zwei weiteren in vitro-Alterungsmodelle verglichen. Die FoxO-/SIRT-mRNA-Spiegel in Fibroblasten, isoliert aus Hautbiopsien unterschiedlich alter Spender, waren nicht alters-abhängig verändert, hingegen war die FoxO3a-Proteinmenge in Zellen älterer Spender reduziert. In replikativ gealterten Fibroblasten war der FoxO3a-mRNA-Spiegel zweifach erhöht, wogegen jener von FoxO1a vermindert war. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass UVB-Strahlung die Aktivität von FoxO-Transkriptionsfaktoren in humanen Hautzellen mittels Phosphoinosid 3-Kinase beein-flusst. Die Expression dieser Faktoren selbst sowie der Sirtuine war weder durch UVB noch durch Alterung in in vitro Modellen signifikant und konsistent verändert. FoxO (forkhead box, class O) transcription factors are crucial regulators of proliferation, apoptosis, fuel metabolism as well as oxidative defense. Although FoxO-factors are known to be modulated by exogenous stressful stimuli, such as heavy metal ions, the ef-fects of ultraviolet radiation (specifically UVB) on FoxO expression and activity in hu-man skin cells are still unknown. Similarly, effects of UVB on the expression of potential regulators of FoxO proteins, the SIRT family deacetylases (sirtuins) have not been de-scribed to date. Steady state levels of FoxO- and SIRT-mRNA were analyzed and the isoform expression patterns as well as differences between cultured human dermal fibroblasts and HaCaT keratinocytes described. In dermal fibroblasts, exposure to subtoxic doses of UVB (100 J/m²) did not affect the expression of FoxO factors and sirtuins, while at the same time stimulating a loss of nuclear FoxO3a and of FoxO-responsive promoter activity. Fur-thermore, an inhibition of phosphoinositide 3-kinase (PI3K) attenuated the effect on FoxO-dependent promoter activity, thus implying PI3K in UVB-induced modulation of FoxO proteins. Exposure to H2O2 simulated the effect of UVB irradiation. In contrast, repetitive UVB irradiation, a treatment regimen closer to the physiological situation, led to decreased mRNA levels of all FoxO and SIRT isoforms, leaving the respective mRNA isoform level patterns and protein levels unaltered. Repetitive radiation enhanced the ac-tivity of senescence-associated β-galactosidase in UVB-exposed fibroblasts and was found top be suitable as an in vitro model of stress-induced premature senescence (SIPS). Finally the SIPS model was compared to two additional in vitro aging models. Relative FoxO and SIRT mRNA-levels in dermal fibroblasts isolated from donors of different ages did not change with donor age, whereas FoxO3a protein levels were decreased in cells of old donors. In a fibroblast model of replicative senescence, FoxO3a mRNA levels were increased twofold, whereas those of FoxO1a were decreased. In summary, it was demonstrated here that UVB radiation modulates the activity of FoxO transcription factors via PI3K in human skin cells. The expression of these factors as well as of sirtuins, however, was not altered by UVB radiation or during in vitro aging.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	20.01.2012
Dateien geändert am:	20.01.2012
Promotionsantrag am:	26.10.2011
Datum der Promotion:	06.12.2011