Dokument: Extrazelluläres alveoläres 20S Proteasom in der bronchoalveolären Lavage und im Plasma von Patienten mit pulmonaler Alveolarproteinose

Titel:	Extrazelluläres alveoläres 20S Proteasom in der bronchoalveolären Lavage und im Plasma von Patienten mit pulmonaler Alveolarproteinose
Weiterer Titel:	Extracellular alveolar 20S proteasome in BAL and serum of patients with alveolar proteinosis
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=50255
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190805-111147-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schmidt, Matthias [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,55 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 18.07.2019 / geändert 18.07.2019
Beitragende:	PD Sixt, Stephan Urs [Gutachter] PD Dr. med. Aubin, Hug [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Zusammenfassung Proteasomen sind komplexe Proteine mit enzymatischer Aktivität, die maßgeblich in den Abbau zellulärer Proteine involviert sind. Einzelne Unterformen bauen dabei spezifische Substrate ab. Neuere Studien zeigen, dass das 20S Proteasom nicht nur intrazellulär existiert, sondern auch über spezifische Transportmechanismen in den extrazellulären Raum sezerniert wird. Eine Rolle in der Pathophysiologie verschiedener Erkrankungen konnte nachgewiesen werden und spezifische Proteasomenhemmer werden bereits therapeutisch genutzt. Bei der pulmonalen Alveolarproteinose (PAP) kommt es, verursacht durch eine gestörte Interaktion der Alveolarmakrophagen mit dem granulocyte-macrophage colony stimulating factor, zu einer Akkumulation von Surfactantproteinen in den Alveolen, was sich klinisch meist durch eine respiratorische Insuffizienz zeigt. Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit ist, inwiefern das extrazelluläre 20S Proteasom am Abbau der pathologisch erhöhten alveolären Proteine im Rahmen der PAP beteiligt ist. Dazu wurde zum einen der quantitative Nachweis des extrazellulären 20S Proteasoms mittels enzyme-linked immunosorbent assay in der bronchoalveolären Lavage (BAL) und im Serum von PAP-Patienten (n=31) im Vergleich zu einer ebenfalls lungenkranken (COPD) Gruppe (n=14) und einer gesunden Kontrollgruppe (n=18) analysiert. Zum anderen wurde die Enzymaktivität der drei katalytischen Zentren des 20S Proteasoms durch Spektralphotometrie fluorogener Substrate in Bezug auf die Krankheitsaktivität und das Rauchverhalten der Probanden untersucht. Wir konnten zeigen, dass die Proteasomkonzentration in der BAL bei PAP- Patienten im Vergleich zu den beiden Vergleichsgruppen bis auf das zehnfache erhöht war. In den Serumproben wurden sowohl bei den PAP- als auch bei den COPD-Patienten erhöhte Proteasomkonzentrationen gegenüber den gesunden Kontrollen gemessen. Hierbei wirkte Rauchen als verstärkender Faktor. Die Serum-Proteasomkonzentrationen korrelierten signifikant positiv mit der Krankheitsaktivität. Die Enzymaktivität in der BAL von PAP-Patienten wies, verglichen mit den gesunden Kontrollen, ebenfalls signifikant erhöhte Messwerte auf. Die Proteasomkonzentration zeigte sowohl mit der Enzymaktivität als auch mit der Schwere der respiratorischen Dysfunktion in der Lungenfunktionsprüfung eine positive Korrelation. Die Ergebnisse zeigen, dass bei der PAP sowohl eine Hochregulation der Konzentration als auch der Enzymaktivität erfolgt. Die Sekretion des 20S Proteasoms in den Alveolarraum scheint eine spezifische Reaktion des Organismus zum Abbau der pathologisch erhöhten Proteinkonzentrationen in der Lunge zu sein. Das 20S Proteasom ist somit als möglicher Marker für die Beurteilung der Krankheitsaktivität und den Therapieverlauf der PAP einsetzbar. Ebenso bieten diese Erkenntnisse einen potenten Ansatzpunkt für zukünftige Therapiekonzepte, beispielsweise als inhalatives Proteasom zur Unterstützung des Proteinabbaus bei der PAP. Hier sind weitere Studien notwendig. Summary Proteasomes are complex proteins with enzymatic activity relevantly involved in the degradation of cellular proteins. Thereby diverse subunits degrade specific substrates. Recent studies showed that 20S proteasome is not only intracellularly located but is secreted by specific transport mechanisms into the extracellular space. A role in the pathophysiology of different diseases has been described and proteasome inhibitors are already used therapeutically. Pulmonary alveolar proteinosis (PAP) is characterized by an impaired interaction of alveolar macrophages with granulocyte-macrophage colony stimulating factor leading to an accumulation of surfactant proteins in the alveoli, which precipitates a respiratory insufficiency. The central issue of this paper is to what extend the extracellular 20S proteasome is involved in the degradation of the pathologically increased alveolar proteins in PAP. To study this, we analyzed the quantitative amount of the 20S proteasome in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and in the serum of PAP patients (n=31) vs. a diseased control (COPD) group (n=14) vs. a healthy control group (n=18) with enzyme-linked immunosorbent assay. Furthermore, we examined the enzyme activity of the three catalytic centers of the 20S proteasome by using fluorogenic substrate cleavage and matched the results with the disease activity and smoking habits. We could show that the 20S proteasome concentration in the BAL of PAP patients was increased up to ten times compared to both control groups. In the serum samples elevated proteasome concentration was found within the PAP as well as in COPD patients compared to the healthy subjects. Smoking acted as an amplifying factor. The serum concentration significantly positively correlated with the disease activity. The enzyme activity in BAL of PAP patients was likewise significantly elevated compared to the healthy control. The proteasome concentration showed a positive correlation with the enzyme activity as well as with the severity of respiratory dysfunction measured with body plethysmography. These results show that both enzyme concentration and activity are upregulated in the PAP. This leads to the assumption that secretion of the 20S proteasome into the alveolar space serves as a specific reaction of the organism to clear the pathologically increased protein concentration in the lung. In conclusion, the 20S proteasome could possibly be used as a marker for the evaluation of the disease activity and the therapeutic process of PAP. These findings offer a potent approach for future therapies, e.g. inhalation of proteasome, to aid protein degradation in PAP. Here, further investigations are essential.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	05.08.2019
Dateien geändert am:	05.08.2019
Promotionsantrag am:	04.12.2018
Datum der Promotion:	16.07.2019