Dokument: RAS & RHO signaling in hepatic stellate cells

Titel:	RAS & RHO signaling in hepatic stellate cells
Weiterer Titel:	RAS & RHO Signalwege in hepatischen Sternzellen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=49549
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190509-100851-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Lissy, Jana [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,18 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.05.2019 / geändert 09.05.2019
Beitragende:	Prof. Dr. Ahmadian, Reza [Gutachter] Prof. Dr. Schmitt, Lutz [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Hepatische Sternzellen (HSCs) sind nicht-parenchymale, im Dissé'schen Raum der Leber ansässige Zellen. Sie sind für den Metabolismus und die Speicherung von Vitamin A von zentraler Bedeutung und sind wesentlich an der Entwicklung, Immunregulation, Homöostase und Regeneration der Leber beteiligt. In gesundem Lebergewebe befinden sich die HSCs in einem ruhenden, nicht-proliferierenden Zustand (qHSCs). Nach Leberschädigung aktivieren die HSCs (aHSCs) und erlangen die Fähigkeit zu proliferieren, migrieren, kontrahieren, sowie in andere hepatische Zelltypen zu differenzieren, womit sie wesentlich an der Leberregeneration beteiligt sind. Bei einer anhaltenden Leberschädigung begünstigen HSCs jedoch durch eine übermäßige Produktion an extrazellulärer Matrix die Entstehung einer Fibrose. Folglich sind weitergehende Untersuchungen der zugrundeliegenden (patho)- biochemischen Signalkaskaden notwendig, welche für die Aufrechterhaltung ruhender HSCs und deren Aktivierung im Rahmen regenerativer und fibrotischer Prozesse in der Leber ausschlaggebend sind. Die Mitglieder der RAS- und RHO-Proteinfamilien spielen eine zentrale Rolle für die Kontrolle intrazellulärer Signalwege. Sie vermitteln intrazelluläre Reaktionen entsprechend äußerer Reize benachbarter Zellen und der Mikroumgebung. Jedoch sind die Funktionen der RAS- und RHO abhängigen Signalwege in Bezug auf das Schicksal der HSCs kaum verstanden. Diese Doktorarbeit gibt neue Einblicke in das Signal- und Interaktionsnetzwerk von E-Ras und zeigt und untersucht Zellkulturbedingungen, welche zur Aufrecht-erhaltung der HSC Quieszenz führen. Umfassende biochemische Untersuchungen zeigten eine Interaktion zwischen E-Ras und SIN1, einem Komplexpartner von mTORC2, sowie eine daraus resultierende Aktivierung des mTORC2/AKT Signalweges in zell-basierten Experimenten. Eine cytoplasmatische Kolokalisation von E-Ras und SIN1 und eine hohe Phosphorylierung von p-AKTS473 in qHSCs zeugen von einer E-Ras-vermittelten Aktivierung des mTORC2-Weges in HSCs. Des Weiteren wurde die cytosolische Arginase-1 (ARG1), das finale Enzym im Harnstoffzyklus, als Bindungs-partner von Humanem und Ratten E-Ras identifiziert. In ruhenden HSCs wurde eine hohe ARG1 Enzymaktivität gezeigt, sowie eine Kolokalisation beider Proteine an der Plasma- und Endomembran. Die Interaktion von E-Ras und ARG1 könnte für ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen gebildetem Ornithin, als Vorstufe für Wachstum, und Stickoxid (NO), für die Gefäßerweiterung in vaskulären glatten Muskelzellen der Leber, dienen und somit den hepatoarteriellen Blutfluss beeinflussen. Zu guter Letzt konnte gezeigt werden, dass die Ko-kultur von HSCs mit Hepatozyten in einem Transwell System mit regelmäßiger Zugabe von Vitamin A und Insulin eine Aufrechterhaltung der Quieszenz bedingt. Hierbei zeigten HSCs nach insgesamt acht Ko-Kulturtagen eine sternzell-förmige Morphologie, sowie vermehrte Expression von GFAP, aber nicht von α-SMA. Hepatic stellate cells (HSCs) are non-parenchymal liver cells located in the space of Disse. They play a central role in metabolism, storage of vitamin A and are involved in liver development, immunoregulation, homeostasis, and regeneration. In a healthy liver, HSCs are in a quiescent, nonproliferating state. After liver injury, HSCs develop into proliferating, activated, myofibroblast-like cells and gain the ability to migrate, contract, and differentiate into other liver cell types and therefore,contribute to liver regeneration. However, during sustained liver injury, HSCs promote liver fibrosis via excessive extracellular matrix production. Consequently, additional investigations on the key signaling network are necessary to further understand how HSCs maintain the quiescence and orchestrate their plasticity toward liver regeneration or fibrosis. Members of the RAS and RHO families are central in a network controlling intracellular signaling pathways, which adopt the cellular responses upon integration of external stimuli from the neighboring cells and the microenvironment. The functions and activity of RAS- and RHO-dependent signaling pathways in the fate of HSCs are poorly understood. This doctoral thesis provides new insights into the signaling interaction network of E-Ras, as well as an investigation on how to maintain HSC quiescence in cell culture after cell isolation. Comprehensive biochemical studies identified E-Ras interaction with SIN1, a complex member of mTORC2, and subsequent pathway activation of the mTORC2/AKT axis in cell-based experiments. Cytoplasmic colocalization of E-Ras and SIN1, along with high phosphorylation levels of p-AKTS473 in quiescent HSCs, give evidence, that E-Ras may activate the mTORC2 pathway in HSCs. Furthermore, cytosolic Arginase-1 (ARG1), the final enzyme in the urea cycle, was identified as a binding protein for human and rat E-Ras. ARG1 shows the highest activity in quiescent HSCs where it colocalizes with E-Ras at the plasma and endomembranes. E-Ras interaction with ARG1 may balance the equilibrium between the formation of ornithine, as a precursor for growth, and nitric oxide (NO), a vasodilator in vascular smooth muscle cells of the liver, and thus affect the hepatoarterial blood flow. Finally, co-culture of freshly isolated HSCs with rat hepatocytes (HCs) in a transwell system with the regular addition of vitamin A and insulin was detected to maintain HSC quiescence. HSCs displayed a stellate shaped morphology after eight days of supplemented co-culture, detectable expression of the quiescence marker GFAP, and no expression of the activation marker α-SMA.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Biochemie und Molekularbiologie II
Dokument erstellt am:	09.05.2019
Dateien geändert am:	09.05.2019
Promotionsantrag am:	12.03.2019
Datum der Promotion:	29.04.2019