Dokument: Identifizierung und Validierung von neuen Adipokinen in Mausmodellen für Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes mellitus
| Titel: | Identifizierung und Validierung von neuen Adipokinen in Mausmodellen für Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes mellitus | |||||||
| Weiterer Titel: | Identification and validation of novel adipokines in mouse models for obesity and type 2 diabetes mellitus | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=45614 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20180411-161336-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | M.Sc. Göddeke, Simon [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Al-Hasani, Hadi [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Diabetes, Obesity, Proteomics, Mouse models | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die Prävalenz des Typ-2-Diabetes mellitus (T2DM) steigt seit den letzten Jahrzehnten kontinuierlich an und hat bis heute Ausmaße einer globalen Epidemie erreicht, wobei Fettleibigkeit den wichtigsten Risikofaktor für T2DM darstellt. Zusätzlich zur Funktion als Speicherorgan sekretiert das Fettgewebe Faktoren und Proteine (Adipokine), welche hormonähnliche Wirkung haben und zusammenfassend als „Sekretom“ bezeichnet werden. Eine
Vergrößerung des Fettgewebes führt dazu, dass sich die Funktion der Adipozyten und deren Sekretionsprofil verändert. Warum Fettleibigkeit manchmal keinerlei gesundheitliche Auswirkungen hat, in anderen Fällen jedoch zu erheblichen metabolischen Komplikationen führen kann, war die grundlegende Fragestellung dieser Arbeit. Dabei war die zentrale Hypothese, dass ein verändertes Fettgewebssekretom Auswirkungen auf den Energie- und Substratstoffwechsel hat und somit die Diabetessuszeptibilität modulieren kann. Es wurde zunächst ein verbessertes Protokoll zur Analyse des Adipozytensekretoms entwickelt. Dadurch konnte die Probenqualität in Bezug auf Verunreinigung mit hoch abundanten Proteinen signifikant verbessert werden. In der nachfolgenden Proteomanalyse ermöglicht dies erst die Detektion von niedrig abundanten Adipokinen. Für diese Untersuchungen wurden geeignete Mausmodelle, die eine Diabetessuszeptibilität abbilden, verwendet. Ein monogenetischer Defekt im Leptin-Gen (ob) oder im Leptinrezeptor Gen (db) führt in Diabetes resistenten C57BL/6J (BL6) Mäusen nur zu Fettleibigkeit, wobei C57BL/Ks (BKS) Mäuse Fettleibigkeit in Kombination mit T2DM ausbilden. Konditioniertes Medium von primären Adipozyten des viszeralen Fettgewebes (vWAT) von C57BL/6J (BL6) und C57BL/Ks (BKS) Mäusen wurde gewonnen und als Surrogat für das Fettgewebssekretom untersucht. Das Sekretom von Adipozyten der beiden Mausmodelle wurde mittels Tandem-Massenspektrometrie analysiert, um zu klären, ob diese Prädisposition im Sekretionsprofil verankert ist. Der Vergleich beider Modelle lieferte 35 signifikant regulierte Adipokine, wovon sechs Proteine noch nicht als Adipokine des weißen Fettgewebes beschrieben wurden. Die vergleichende Proteomanalyse wurde auf die jeweiligen Krankheitsmodelle für Fettleibigkeit (B6.Cg-Lepob; ob) und T2DM (B6.BKS(D)-Leprdb; db) erweitert. In dieser Arbeit konnte T-cadherin (CDH13) erstmals als reguliertes Adipokin identifiziert werden. Sowohl die Proteinabundanz als auch die mRNA Expression im vWAT waren geringer in beiden fettleibigen Mausmodellen. In vitro Experimente zeigten, dass die Expression von Tcadherin während der Fettzelldifferenzierung und somit steigendem Fettgehalt verringert wurde. Eine Abschwächung der T-cadherin Expression durch siRNA reduzierte jedoch die Expression von PPARγ und C/EBPα, was zu einer Verzögerung der Adipogenese und einer Verringerung des Fettgehalts im Adipozyten führte. Dies belegt, dass eine geringe T-cadherin Expression nicht ursächlich für die Fettzellhypertrophie ist. Analysen von Fettgewebsbiopsien aus humanen Kohorten bestätigten eine geringere T-cadherin Abundanz im vWAT und darüber hinaus im Blutplasma fettleibiger Patienten im Vergleich zu schlanken Patienten. Die Gewichtsabnahme durch eine bariatrische Operation führte zu einer Erhöhung der T-cadherin Konzentration im Blut, die vergleichbar mit Werten der schon vorher schlanken Kontrollen war. Demnach eignet sich Tcadherin als Biomarker, der den Gesundheitsstatus des Fettgewebes widerspiegelt. Darüberhinaus wurde das Sekretom im Zusammenhang mit bioaktiven Metaboliten untersucht. Der Einfluss von Diacylglycerolen (DAGs) auf die Insulinresistenz wurde schon in Leber und Pankreas nachgewiesen und dieser Zusammenhang sollte im Fettgewebe analysiert werden. Hierbei zeigte sich, dass db/db Mäuse generell höhere Gesamtmengen von DAGs aufwiesen als ob/ob Mäuse. Außerdem waren gesättigte Fettsäuren (C16:0 und C18:0) höher abundant in db/db als in BKS Mäusen. In ob/ob Mäusen war der Anteil von ungesättigten Fettsäuren (C16:1) höher als in den BL6 Mäusen. Mithilfe der Kombination von Proteomanalyse und klinischen Parametern (DAG Profil) wurden RNA-bindende Proteine identifiziert, die eine potenzielle Rolle in der metabolischen Kontrolle von Fettleibigkeit und Diabetes spielen könnten. Schlussendlich stellt diese Arbeit Sekretomdaten zur Verfügung, die zur Aufklärung der Pathogenese von Fettleibigkeit und T2DM beitragen können.The prevalence of Type-2-Diabetes mellitus has been rising in the last decades reaching dimensions of a global epidemic with obesity representing the main risk factor for T2DM. Besides having storage functions the adipose tissue has been described to act as an endocrine organ that secretes factors and proteins called "adipokines” which have hormone-like effects. The secretion pattern of the adipokines is changed during expansion of the adipose tissue and might be fundamental for the pathogenesis of obesity and T2DM. In this work, a key question of metabolic research was addressed: What is the difference of obesity in healthy, unhealthy or even diabetic conditions? This question was investigated referring to the adipose tissue and whether the disease susceptibility can be found upon the level of the secretome. The basis of this thesis was the design of a protocol to generate conditioned medium from primary murine adipocytes. Here, a significant improvement of sample quality in terms of contamination with high abundant proteins and concentration of low-abundant proteins was accomplished which enables subsequent proteomic analyses. For these analyses suitable mouse models that resemble diabetes susceptibility were used. Both monogenic defects in either leptin (ob) or the leptin receptor (db) result in obesity in diabetes resistant C57BL/6J (BL6) mice, but lead to an obese diabetic phenotype in diabetes prone C57BL/Ks (BKS) mice. Primary adipocyte conditioned medium (secretome) of C57BL/6J (BL6) and C57BL/Ks (BKS) mice was generated and analyzed via high resolution tandem mass spectrometry. The comparison of both secretomes yielded 35 adipokines to be differentially regulated between the mouse strains. Thereof, we were able to identify six proteins that had not been described as adipokines before. Secretomes of related disease mouse models for obesity (B6.Cg-Lepob; ob) and diabetes (B6.BKS(D-Leprdb; db) were analyzed subsequently. In this work, T-cadherin was identified as a novel adipokine. The T-cadherin protein as well as mRNA expression in the vWAT is consequently downregulated in the obese mouse models. In vitro studies showed that downregulation of T-cadherin expression lowered PPARγ and C/EBPα expression resulting in deceleration of adipogenesis and a decrease of lipid content of the adipocyte. Translational experiments in human cohorts confirmed the lower levels of T-cadherin expression in the vWAT as well as decreased circulating levels of T-cadherin in obese patients compared to lean controls. Bariatric surgery induced weight-loss re-established circulating Tcadherin comparable to lean control levels. The regulation of T-cadherin induces collateral effects in adipogenesis rather suggesting it as a biomarker for the health status of the adipose tissue. Furthermore, the secretome was analyzed with regard to bioactive metabolites. The effects of Diacylglycerols (DAGs) on insulin resistance have been described in tissues like the liver or pancreas. Therefore, these interrelations were analyzed in the vWAT. Generally, a higher content of diacylglycerols (DAGs) in db mice compared to non-diabetic ob mice was detected. Additionally, saturated fatty acids (C16:0 and C18:0) were identified to be higher abundant in db mice, whereas ob mice showed unsaturated C16:1 to be changed when compared to the respective controls. The combined analysis yielded novel interrelations of proteomic and lipidomic data, like RNA-binding proteins, that might play a role in metabolic control of obesity and diabetes. Especially the combination of proteomic analysis and clinical parameters (DAG profile) was demonstrated to be a useful add-on to receive new insights in the regulation of the secretome upon certain affections. Ultimately, this thesis provides secretome data that might contribute to the elucidation of the pathogenesis of obesity and T2DM. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Sonstige Einrichtungen/Externe » An-Institute » Deutsches Diabetes-Zentrum | |||||||
| Dokument erstellt am: | 11.04.2018 | |||||||
| Dateien geändert am: | 11.04.2018 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 06.12.2017 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.02.2018 |
