Dokument: Untersuchungen zum Einfluß des Diabetes mellitus auf die extrazelluläre Superoxiddismutase
| Titel: | Untersuchungen zum Einfluß des Diabetes mellitus auf die extrazelluläre Superoxiddismutase | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2965 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20041110-000965-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Bellin, Christiane [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. Rösen, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Weber, Horst [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Diabetes, Superoxiddismutase, endotheliale Dysfunktion, oxidativer Stress, Antioxidantien, Stickstoffmonoxiddiabetes, superoxide dismutase, endothelial dysfunction, oxidative stress, antioxidants, nitric oxide | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Es ist bekannt, dass die Erkrankung des Diabetes mellitus einhergeht mit einem verstärkt auftretenden oxidativen Stress. Dieser beeinträchtigt die Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid (NO) und trägt so zu einer eingeschränkten Vasorelaxation bei. Gegenstand dieser Dissertation war es, die Modulation der extrazellulären Superoxiddismutase (ecSOD) unter Einfluss der Hyperglycämie bzw. des Diabetes mellitus zu untersuchen. EcSOD stellt aufgrund der Lokalisation in vivo zwischen Endothel und glatter Gefäßmuskulatur, wo es an Proteoglycane und Heparansulfate der Zellmatrix bindet, einen wichtigen antioxidativen Schutzmechanismus vor Sauerstoffradikalen dar und trägt so zur Erhaltung der Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid im Extrazellularraum bei. In früheren funktionellen Studien konnte die Relevanz des Enzyms belegt werden, da nach Hemmung der ecSOD eine endotheliale Dysfunktion in Aorten von Ratten nachgewiesen wurde. Untersuchungen an kultivierten glatten Gefäßmuskelzellen unter Einsatz von NOS-Inhibitoren und NO-Donatoren zeigen, dass in vitro die Expression und Aktivität der ecSOD durch NO reguliert wird. Dieser Mechanismus ist nur unter normo- nicht jedoch unter hyperglycämischen Bedingungen wirksam. Von essentieller Bedeutung ist der Befund, dass die ecSOD durch das vermehrte Vorliegen von Sauerstoffradikalen reguliert wird. Die Bedeutung ergibt sich daraus, dass es unter Hyperglycämie zu einer massiven Bildung von reaktiven Sauerstoffintermediaten kommt, wie durch DCF-Färbung an RASMC nachgewiesen werden konnte. Gleichzeitig wurde gezeigt, dass Hyperglycämie die Proteinkinase C aktiviert, und diese Aktivierung der PKC eine notwendige Voraussetzung für die vermehrte Expression der ecSOD ist. Es wurde so erstmals gezeigt, dass es in einer Kultur von glatten Muskelzellen zu einer gesteigerten Radikalproduktion aufgrund hoher Glucosekonzentrationen kommt, die eine erhöhte ecSOD-Aktivität mediieren. Damit ist für die Hyperglycämie die Reaktionsfolge denkbar: Hyperglycämie > Aktivierung der Proteinkinase C > Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (evtl. über Aktivierung von NAD(P)H-Oxidase) > ecSOD-Expression. In anschließenden Versuchen am etablierten und gut charakterisierten Tiermodell der STZ-diabetischen Ratte sollte untersucht werden, ob es sich bei der Hochregulation der ecSOD, wie sie im Zellmodell gezeigt wurde, um eine Adaption an kurzfristige hyperglycämische Konditionen handelt, wie sie z.B. postprandial vorliegen, oder ob sich die ecSOD in ihrer Aktivität und Expression längerfristig an die Stoffwechselsituation anpasst. In vivo wurde eine organspezifische, komplexe Modulation der ecSOD nachgewiesen. Insgesamt scheint hier eine Überlagerung von altersabhängiger Regulation und den Auswirkungen einer längerfristigen diabetischen Stoffwechsellage vorzuliegen, was sich tendenziell in einer Erniedrigung der ecSOD-Aktivität äußert. Damit vermindert sich die antioxidative Kapazität der vaskulären Zellen, was letztlich der diabetesassoziierten Entwicklung einer endothelialen Dysfunktion Vorschub leistet. Zusammenfassend deuten alle Ergebnisse drauf hin, dass die ecSOD eine große klinische Bedeutung besitzt, da sie an dem Ausmaß des durch Hyperglycämie induzierten oxidativen Stress entscheidend mit beteiligt ist. Ihr Fehlen ist an der Auslösung schwerwiegender ROS-vermittelter vaskulärer Komplikationen beteiligt. Daher ergibt sich mit der ecSOD eine interessante Zielstruktur weiterer Forschungen, da dieses Enzym auch für die Therapie diabetischer Patienten eine weitere Option darstellt, um die mit dieser Erkrankung assoziierten Gefäßschäden zu verhindern. Vor allem im Hinblick auf andere therapeutisch genutzte Antioxidantien wie Vitamin E oder C ergibt sich hier eine interessante Alternative, da klinische Studien in der Vergangenheit für Vitamine in physiologisch zugeführten Mengen keinen Nutzen hinsichtlich der Risikominimierung von kardiovaskulären Ereignissen belegen konnten.It is well known that Diabetes mellitus is associated with enhanced oxidative stress. Oxidative stress reduces the bioavailability of nitric oxide (NO) and therefore contributes to impaired vasorelaxation. This dissertation focused on the modulation of the extracellular superoxide dismutases (ecSOD) under high glucose conditions and diabetes, respectively. EcSOD is localized between endothelium and vascular smooth muscle cells where it scanvenges superoxide radicals. Because of this special localization in vivo and its antioxidative properties the enzyme contributes to the preservation of NO bioavailability in the extracellular space. The relevance of ecSOD could be verified in previous functional studies where in rat aortas an endothelial dysfunction had been proven after inhibition of ecSOD. In a culture of vascular smooth muscle cells (RASMC) a regulation of ecSOD (protein expression and activity) by NO could be determined after incubating the cells with either a NO-donor or an inhibitor of nitric oxide synthases. This mechanism failed under hyperglycemia. But it is important to note that ecSOD is regulated by increased reactive oxygen species (ROS) and that on the other hand high glucose conditions contribute to a markedly enhanced amount of ROS in RASMC in vitro (as shown by staining with DCF). Further more it had been shown that hyperglycemia induced activation of protein kinase C (PKC) is responsible for the increased ecSOD expression and activity. In this dissertation it had been proven for the first time that in RASMC high glucose conditions elevate the production of ROS which mediates the up regulation of ecSOD. Thus, the following cascade of reactions can be seen as possible mechanism: hyperglycemia > PKC activation > elevated ROS production (possibly by activation of NAD(P)H oxidase) > up regulation of ecSOD. There after on the model of the STZ diabetic rat it should be determined whether the up regulation of ecSOD shown in the cell model is an adaptation to the acute conditions of high glucose concentrations or if the long-term hyperglycemic state mediates a change in activity and expression of ecSOD. In vivo a complex and organ specific modulation of ecSOD could be determined. In general it seems that here an age dependent mechanism overlaps with the consequences of a long-term diabetic state. Both result in a reduction of ecSOD activity. Therefore the antioxidative capacity of the vascular cells is diminished and an endothelial dysfunction can develop. All results indicate the clinical importance of ecSOD because this enzyme contributes to the redox balance under hyperglycemic conditions. The loss of ecSOD function leads to severe ROS mediated complications in diabetes. Further studies on this enzyme are needed because it represents an interesting target for supplementation of the therapy of diabetics. Co-therapy with this antioxidative enzyme could prevent vascular damage which is associated with diabetes. In this context it is important to know that until now clinical studies with antioxidative vitamins like vitamin E or C failed to minimize the risk for sustaining cardiovascular events. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 10.11.2004 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 29.10.2004 | |||||||
| Datum der Promotion: | 29.10.2004 |
