Dokument: Establishment of a Blood Vessel Cell Culture Model, Testing its Applicability in Microgravity and Drug Research and Examination of the Underlying Signaling Pathways

Titel:Establishment of a Blood Vessel Cell Culture Model, Testing its Applicability in Microgravity and Drug Research and Examination of the Underlying Signaling Pathways
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URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20140728-110235-1
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Englisch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Zhang, Yu [Autor]
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Dateien vom 21.07.2014 / geändert 21.07.2014
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:During space missions astronauts suffer from cardiovascular deconditioning, when they are exposed to microgravity conditions. Until now, no specific drugs are available for effective countermeasures, since the underlying mechanism is not completely understood. Endothelial cells (ECs) and smooth muscle cells (SMCs) play crucial roles in a variety of cardiovascular functions, many of which are regulated via P2 receptors. However, their function in ECs and SMCs under microgravity condition is still unknown. In this study, ECs and SMCs were isolated from bovine aorta and differentiated from human mesenchymal stem cells (hMSCs), respectively. Subsequently, the cells were verified based on specific markers. An altered P2 receptor expression pattern was detected during the commitment of hMSC towards ECs and SMCs. The administration of natural and artificial P2 receptor agonists and antagonists directly affected the differentiation process. By using EC growth medium as conditioned medium, a vessel cell model was created to culture SMCs and vice versa. Within this study, we were able to show for the first time that the expression of some P2 receptors were altered in ECs and SMCs grown for 24h under simulated microgravity conditions. On the other hand, in some P2 receptor expressions such as P2X7 conditioned medium compensated this change.
In conclusion, our data show that P2 receptors play an important functional role in hMSC differentiation towards ECs and SMCs. Since some P2 receptor artificial ligands are already used as drugs for patients with cardiovascular diseases, it is reasonable to assume that in the future they might be promising candidates for treating cardiovascular deconditioning.

Während Weltraummissionen tritt bei Astronauten aufgrund der Schwerelosigkeit eine Dekonditionierung der Kreislauffunktion auf. Bisher gibt es keine spezifischen Medikamente die diesem Prozess effektiv entgegenwirken, da der zugrundeliegende Mechanismus noch nicht vollständig verstanden ist. Endothelzellen (ECs) sowie glatte Muskelzellen (SMCs) spielen eine wichtige Rolle bei einer Reihe von vaskulären Funktionen, die häufig durch P2 Rezeptoren reguliert werden. Ihre genauen Funktionen in diesen Zellen in der Schwerelosigkeit sind bislang jedoch noch nicht bekannt.
In dieser Arbeit wurden Endothel- sowie glatte Muskelzellen sowohl aus bovinen Aorten isoliert als auch aus humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC) differenziert. Die Verifizierung der Zellen erfolgte anschließend anhand von spezifischen Marker. Veränderungen im Muster der P2-Expression konnten während der Spezialisierung der hMSCs in Richtung ECs und SMCs gefunden werden. Natürliche und artifizielle Agonisten und Antagonisten von P2 Rezeptoren hatten dabei einen direkten Einfluss auf den Differenzierungsprozess. Unter Verwendung von endothelialem Wachstumsmedium, welches als konditioniertes Medium verwendet wurde, konnte ein Modell eines Blutgefäßes etabliert werden. Dies diente der Kultivierung von SMCs und umgekehrt. Zum ersten Mal konnte ein verändertes P2 Rezeptor Expressionsmuster in ECs und SMCs nach einem Wachstumszeitraum von 24 Stunden unter simulierten Schwerelosigkeitsbedingungen festgestellt werden. Konditioniertes Medium kompensierte diesen Effekt allerdings für einige P2 Rezeptoren, wie z.B. P2X7.
Zusammenfassend zeigen die erhaltenen Ergebnisse deutlich, dass P2 Rezeptoren eine wichtige funktionale Rolle bei der Differenzierung von hMSCs in Richtung ECs und SMCs spielen. Da eine Reihe von künstlichen P2 Rezeptorliganden bereits als Medikamente für Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen auf dem Markt verfügbar sind, ist es anzunehmen, dass P2 Rezeptorliganden in Zukunft vielversprechende Kandidaten für die Behandlung von kardiovaskulärer Dekonditionierung darstellen.
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische und Medizinische Chemie
Dokument erstellt am:28.07.2014
Dateien geändert am:28.07.2014
Datum der Promotion:10.07.2014
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