Dokument: Kovalente Protein- und RNA-Modifikationen bei hepatischer Enzephalopathie

Titel:	Kovalente Protein- und RNA-Modifikationen bei hepatischer Enzephalopathie
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=36332
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20151119-131316-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Qvartskhava, Natalia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,59 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 16.11.2015 / geändert 16.11.2015
Beitragende:	Prof. Dr. med. Häussinger, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Alfons Schnitzler [Gutachter]
Stichwörter:	hepatische Enzephalopathie
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibung:	Die hepatische Enzephalopathie (HE) repräsentiert ein neurospychiatrisches Syndrom von hoher sozialmedizinischer Bedeutung, welches in Folge einer akuten oder chronischen Leberschädigung auftritt. Ihre Symptomatik reicht je nach Schweregrad von klinisch unauffälligen neurologischen Veränderungen wie z.B. herabgesetzter Aufmerksamkeit, über unterschiedlich stark ausgeprägte, klinisch offenkundige neurologische und motorische Störungen bis hin zum coma hepaticum. Die HE wird durch eine heterogene Gruppe von Faktoren wie Ammoniak dem Haupttoxin der HE, Benzodiazepinen, Hyponatriämie und pro-inflammatorischen Zytokinen ausgelöst (Häussinger and Schliess, 2008). Das von Professor Häussinger aufgestellte und international anerkannte Paradigma zur Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie (HE) konnte erstmalig den gemeinsamen Wirkmechanismus HE-auslösender Faktoren erklären. Hiernach setzt eine Hyperammonämie im Zusammenspiel mit weiteren klinisch relevanten Faktoren, wie inflammatorisch wirksamen Zytokinen, Benzodiazepinen oder Hyponatriämie, eine Signalkaskade in Gang, bei der sich eine Zunahme des Astrozytenvolumens und die Produktion reaktiver Stick- und Sauerstoffspezies (RNOS) gegenseitig bedingen und verstärken und dadurch eine gemeinsame Endstrecke in der Pathogenese der HE ansteuern. Hierbei werden Genexpressionsprofile moduliert und intrazelluläre Signaltransduktionsvorgänge beeinflusst. Darüber hinaus werden Proteine durch RNOS posttranslational modifiziert, z.B. durch Proteintyrosinnitrierung (PTN). Unter den von einer PTN in kultivierten Astrozyten in vitro und im Rattenhirn in vivo betroffenen Proteinen wurde die Glutaminsynthetase (GS) identifiziert und vermutet, dass hierdurch deren enzymatische Aktivität beeinträchtigt wird. Dies ist für die Pathogenese der HE von besonderer Bedeutung, da der nahezu exklusiv in Astrozyten im Gehirn exprimierten GS bei der zerebralen Ammoniakentgiftung eine Schlüsselrolle zukommt. Ziel der vorliegenden Dissertation war es, 1.) funktionale Konsequenzen von posttranslationalen Proteinmodifikationen wie der Tyrosinnitrierung, der S-Nitrosylierung und der Karbonylierung für die Glutaminsynthetaseaktivität und Stabilität zu untersuchen und 2.) die Wirkung von oxidativem Stress bei HE auf die Oxidation von Nukleinsäuren wie RNA zu charakterisieren, sowie die zugrunde liegenden Mechanismen aufzuklären. Zur Beantwortung der ersten Frage wurde in einem in vitro System gereinigte Glutaminsynthetase mit aufsteigenden Konzentrationen der reaktiven Chemikalie Peroxynitrit behandelt. Es konnte gezeigt werden, dass die dadurch verursachte Inaktivierung des Enzyms mit dem Ausmaß der Tyrosinnitrierung, nicht jedoch mit anderen Modifikationen, wie S-Nitrosylierung, und Karbonylierung korreliert. Epicatechin, ein Flavonoid welches in verschiedenen Nahrungsmitteln vorkommt, hemmte sowohl die Tyrosinnitrierung als auch die Inaktivierung der GS. Es zeigte sich außerdem, dass die Tyrosinnitrierung der GS per se kein Signal für einen Abbau des Enzyms durch das 20S Proteasom darstellt, sondern dass hierfür andere postranslationale Proteinmodifikationen wie die Karbonylierung und S-Nitrosylierung verantwortlich sind, die durch Aussetzung der GS gegenüber höheren Peroxynitritkonzentrationen hervorgerufen werden. Eine Denitrierung der GS und eine damit einhergehende Wiederherstellung ihrer enzymatischen Aktivität konnte unter Verwendung eines Denitraseassays belegt werden. Eine verstärkte Tyrosinnitrierung wurde auch in post mortem Hirngewebe von Leberzirrhosepatienten mit HE, nicht aber bei Leberzirrhosepatienten ohne HE gefunden. Unter den tyrosinnitrierten Proteinen konnte hier die GS, einhergehend mit einer deutlichen Aktivitätsverminderung bei gleichzeitig unverändertem Proteinexpressionlevel, identifiziert werden. Im zweiten Abschnitt der Dissertation wurde unter Verwendung verschiedener HE auslösender Faktoren an kultivierten Rattenastrozyten in vitro gezeigt, dass HE-präzipitierende Faktoren über eine NMDA-Rezeptor-vermittelte Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration NADPH-Oxidase-vermittelt eine Oxidation von RNA (8-OHG) induzieren. Unter den oxidierten RNA-Spezies konnte der Glutamat-Aspartat-Kotransporter (GLAST) und die ribosomale Untereinheit 18S identifiziert werden. Während die GLAST-mRNA-Oxidation im Zusammenhang mit der bei HE verminderten GLAST-Proteinexpression und Störung der glutamatergen Neurotransmission stehen könnte, ist eine Oxidation ribosomaler RNA im Zusammenhang mit einer verminderten Translationseffizienz mit weitreichenden Folgen für synaptische Plastizität diskutiert worden. Die klinische Relevanz der RNA-Oxidation wird durch Befunde der vorliegenden Dissertation gestützt, die eine verstärkte RNA-Oxidation in post mortem Hirngewebe von Leberzirrhosepatienten mit HE nicht aber bei Leberzirrhosepatienten ohne HE zeigten. Die in der vorliegenden Dissertation erhobenen Befunde weisen auf eine bedeutsame Rolle von oxidativem Stress für die Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie hin.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Abteilung für Allgemeinmedizin
Dokument erstellt am:	19.11.2015
Dateien geändert am:	19.11.2015
Promotionsantrag am:	30.03.2015
Datum der Promotion:	27.10.2015