Dokument: Molekulare Grundlagen der durch blaues Licht induzierten Differenzierungshemmung humaner Fibroblasten zu Myofibroblasten

Titel:	Molekulare Grundlagen der durch blaues Licht induzierten Differenzierungshemmung humaner Fibroblasten zu Myofibroblasten
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=42628
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20170627-114617-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl.-Biol. Krassovka, Julia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,29 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 12.06.2017 / geändert 15.06.2017
Beitragende:	Prof. Dr. Suschek, Christoph V. [Gutachter] Prof. Dr. Heise, Henrike [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	Fibrotische Störungen der Haut als Folge eines Wundheilungsprozesses, wie die Entstehung von Keloiden und hypertrophen Narben, korrelieren mit einer defekten Regulation der Differenzierung von Fibroblasten zu Myofibroblasten. Ursächlich sind mitunter eine vermehrte Einwanderung und/oder Proliferationsrate von Fibroblasten, eine vermehrte Differenzierungsrate von Fibroblasten zu Myofibroblasten und/oder eine verringerte Apoptoserate von Fibroblasten und Myofibroblasten. Für den Prozess der Differenzierung ist der Transforming growth factor β (TGF-β)-Signalweg von essenzieller Bedeutung, da TGF-β den potentesten Wachstumsfaktor in der Differenzierungseinleitung darstellt. Diese Signalkaskade verläuft über die Phoshorylierung der sogenannten SMAD-Proteine, welche in den Zellkern tranlozieren und an die Promoterregion der Zielgene binden. Im Fall der Differenzierung von Fibroblasten zu Myofibroblasten ist der bis dato verlässlichste Marker das Protein alpha smooth muscle actin (α-SMA), welches während der Fibroblastendifferenzierung exprimiert wird. Neben der Signalweiterleitung über die SMAD-Proteine spielen auch mitogen activated protein kinase (MAPK)-Signalwege sowie die erhöhte Generierung von reaktiven Sauerstoffspezies (reactive oxygen species - ROS) in der Fibroblastendifferenzierung eine entscheidende Rolle. In Vorarbeiten konnten wir bereits belegen, dass die Bestrahlung von Fibroblasten mit blauem Licht der Wellenlänge 453 nm zu einer dosisabhängigen Inhibition der Proliferation und einer dosisabhängigen Differenzierungshemmung führt. Vor diesem Hintergrund sollte mit der vorliegenden Arbeit der molekulare Mechanismus der Differenzierungshemmung aufgeklärt werden, mit einem besonderen Fokus auf die essenzielle Rolle der TGF-β gesteuerten Signaltransduktion sowie der Rolle des ROS-induzierten oxidativen Stresses. Ein besonderes Augenmerk galt hierbei der NADPH-Oxidase 4 (NOX4), die als ein fundamentales flavinhaltiges Enzym in der Myofibroblastendifferenzierung ROS generieren kann. Flavine absorbieren Licht im blauen Wellenlängenbereich und stellen somit Photoakzeptoren für blaues Licht dar. In diesem Zusammenhang untersuchte ich, ob die Hemmung der Myofibroblastendifferenzierung in Korrelation zur NOX4-abhängigen ROS-Generierung steht. Ich detektierte, dass die Bestrahlung mit blauem Licht der subletalen Höchstdosis von 80 J/cm2 zu einer signifikanten Steigerung der intrazellulären ROS-Produktion führte. Die Behandlung von TGF-β-aktivierten Fibroblasten mit ROS in Form von H2O2 führte analog zur Blaulichtexposition ebenfalls zu einer Hemmung der α-SMA-Expression und somit auch der Differenzierung. Mithilfe der Bestimmung des NADP+-Umsatzes sowie der Analyse von Flavinen in wässriger Lösung und in Fibroblasten nach Bestrahlung, stelle ich die Hypothese auf, dass blaues Licht in der Lage ist, eine Reduktion von Flavinen herbeizuführen und somit eine Entkopplung der NOX4 bewirkt. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt lag in der Lokalisation der Rolle der NOX4 innerhalb der TGF-β-Signalkaskade. Die Bestrahlung von TGF-β-aktivierten Fibroblasten hat widererwartend einen induzierenden Einfluss auf die TGF-β-Rezeptor-TypI (ALK5)-Expression, was auf eine Redoxsensitivität von latentem TGF-β oder auch auf die Inaktivierung der ALK5-regulierenden Protein Phosphatase-I (PP1) und PP2A zurückgeführt werden könnte. Auf die Expression des Proteins SMAD3 hat die Bestrahlung nur einen tendenziell inhibierenden Effekt. Welche Rolle eine von mir detektierte trunkierte SMAD3 Isoform spielt, die nach Bestrahlung signifikant hoch exprimiert wurde, bleibt Gegenstand weiterer Untersuchungen. Die Proteinexpression von Extracellular signal-regulated kinase ((p)ERK1/2) und (p-)p38, welche weitere Schaltstellen der MAPK-kontrollierten Signalwege der Fibroblastendifferenzierung darstellen, werden durch die Blaulichtexposition ebenfalls gehemmt. Diese Expressionskontrolle könnte in Zusammenhang mit der signifikant verringerten Adenosintriphosphat (ATP)-Produktion in bestrahlten Fibroblasten stehen, da sowohl die ERK1/2 als auch die p38 ATP als Substrat benötigen. Die durch diese Arbeit gewonnenen Erkenntnisse könnten in Zukunft zur Entwicklung einer alternativen und sehr effektiven, dabei pharmafreien und nebenwirkungsarmen Therapieform von fibrotischen Erkrankungen beihelfen.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	27.06.2017
Dateien geändert am:	27.06.2017
Promotionsantrag am:	29.01.2017
Datum der Promotion:	05.05.2017