Dokument: Systemische Charakterisierung des NO-Metabolismus in Abhängigkeit der eNOS Expression, dem systemischen Redox Status und der erythrozytären Funktion
| Titel: | Systemische Charakterisierung des NO-Metabolismus in Abhängigkeit der eNOS Expression, dem systemischen Redox Status und der erythrozytären Funktion | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=51969 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20200122-085050-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Barbarino, Frederik [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dr. rer. nat. Cortese-Krott, Miriam [Gutachter] Prof. Dr. Gohlke, Holger [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | eNOS, NO, Redox Status | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Hintergrund und Hypothese: Stickstoffmonoxid (NO) wird vom Enzym endotheliale NOSynthase (eNOS) produziert und hat vasodilatatorische und kardioprotektive Wirkungen. Es ist bekannt, dass NO hauptsächlich durch die Reaktion von Oxyhämoglobin in den Erythrozyten inaktiviert wird, was zur Bildung von Nitrat und Methämoglobin führt. In Plasma und Gewebe kann NO in bioaktive NO-Metabolite umgewandelt werden, einschließlich Nitrit, Nitrat, Nitrosothiolen/Nitrosoaminen (RXNO) und Nitrosylhämoglobin (HbNO). Es wurde gezeigt, dass jeder Metabolit potentielle NO-Quellen darstellt und durch
enzymatische und nicht-enzymatische Reaktionen wieder in NO umgewandelt werden kann. In den einzelnen Organen des Körpers unterliegt der NO-Metabolismus verschiedenen Einflussfaktoren, wie dem zellulären Redox Status, welcher die Oxidation von NO beeinflusst. Die Bioverfügbarkeit von NO ist durch enzymatische und nichtenzymatische Wege reguliert. Zielsetzung: Ziel dieser Studie ist es zu untersuchen, wie der systemische NO-Metabolismus durch Änderungen der eNOS-Aktivität/Expression, durch die Anzahl der zirkulierenden Erythrozyten oder durch den Redox Status beeinflusst wird. Änderungen des NOMetabolismus werden untersucht (1) bei Knock out (KO) Mäusen durch schrittweise Entfernung der eNOS aus Endothel/Erythrozyten/global, (2) durch Stimulierung der eNOS durch Scherstress in einem Exercise-Modell und (3) durch Entfernung von Erythrozyten durch Blutverlust oder Phenylhydrazin (PHZ) induziertem oxidativem Stress und der damit verbundenen Hämolyse. Ergebnisse: Die Experimente haben gezeigt, dass eine geringere Aktivität von eNOS im Endothel, Erythrozyten oder globalen eNOS KO Mäusen die Nitrit und Nitrat Konzentrationen verringert - hauptsächlich im Plasma. Ähnliche Veränderungen wurden bei der PHZ induzierten Anämie festgestellt, bei der ein erhöhter oxidativer Stress (erkennbar durch einen verringerten Pool von Glutathion (GSH)) mit einer verringerten NO-Bioverfügbarkeit einhergeht. Die Stimulierung der eNOS-Aktivität durch freiwilliges Training oder die Verringerung der Anzahl zirkulierender Erythrozyten durch Blutverlust beeinflusst den GSH-Pool im Plasma in geringerem Maße, jedoch nicht die NO-Bioverfügbarkeit, da keine signifikanten Änderungen der Nitrit und Nitrat Konzentrationen im Plasma nachgewiesen wurden. Darüber hinaus zeigt die PHZ-Anämie, dass oxidativer Stress zu einer geringeren NO-Bioverfügbarkeit bei Erythrozyten, einer schlechteren Verformbarkeit und einer kürzeren Lebensdauer dieser führt. Bei diesen Mäusen wurde festgestellt, dass verringerte Konzentrationen des cyclischen Guanosinmonophosphats (cGMP) auf einen oxidativen Stress bedingten Verlust der Aktivität der als NO-Rezeptor dienenden löslichen Guanylatcyclase (sGC) in Erythrozyten hindeuten. Adenosin und RXNO sind im Plasma erhöht. Dies sind Parameter, die auf Hypoxie und oxidativen Stress hinweisen. Zusammenfassung: Diese Daten zeigen, dass Änderungen des NO-Metabolismus eng mit dem Enzym eNOS und dem Redox Status verbunden sind. Veränderungen des NOMetabolismus sind hauptsächlich im Plasma zu finden und führen zu niedrigeren Nitrat und Nitrit Konzentrationen.Background and hypothesis: Nitric oxide (NO) produced by the enzyme endothelial NO synthase (eNOS) is well known to exert vasodilatory and cardioprotective effects. NO is known to be inactivated mainly by the reaction of oxyhemoglobin in the red blood cells (RBCs) leading to formation of nitrate and methemoglobin. In plasma and tissues NO can be converted into bioactive NO-metabolites including nitrite, nitrate, nitrosothiols/nitrosoamines (RXNO) and nitrosylhemoglobin HbNO); each metabolite was shown to be potential sources of NO and to be converted back to NO by enzymatic and non enzymatic reactions. In the individual organs of the body NO-metabolism is subject to different influencing factors, including the cellular redox state affecting the oxidation of NO and therefore its bioavailability is regulated by enzymatic and non-enzymatic pathways. Aim & Goals: Aim of this study is to investigate how systemic NO-metabolism is affected by changes in eNOS activity/expression, by the number of circulating RBCs, or by redox state. Changes in NO-metabolism are investigated (1) in gene targeted mice by gradual removal of eNOS from endothelium/RBCs/in all tissues, (2) by activation of eNOS via shear stress in an exercise model and (3) by removal of RBCs by inducing blood loss or phenylhydrazine (PHZ)-induced oxidative stress and hemolysis. Results: The experiments have shown that a lower activity of eNOS in endothelial specific, RBC specific or global eNOS knock out (KO) mice leads to decrease of nitrite and nitrate concentrations, mainly in the plasma. Similar changes were found in PHZ-induced anemia where increased oxidative stress (demonstrated by decreased pool of glutathione (GSH)) corresponds to decreased NO bioavailability. Stimulation of eNOS activity by voluntary exercise or decreasing the number of circulating RBCs by bleeding affects the GSH pool in plasma in less extent but does not affect NO-bioavailability, as demostrated by no significant changes in nitrite/nitrate levels in plasma. In addition, PHZ anemia shows that oxidative stress leads to a lower NO-bioavailability, to a decreased RBC deformability and to a shorter lifespan. In these mice, decreased levels of the second messenger cyclic guanosine monophosphate (cGMP) were found, pointing to an oxidative stress mediated loss of the NO-receptor soluble guanylate cyclase (sGC) activity in RBCs. Adenosine and RXNO are increased in plasma, which are parameters indicating hypoxia and oxidative stress. Summary: These data demonstrate that changes in NO metabolism are closely linked to eNOS expression/activity and global redox state. Changes in NO-metabolism are mainly found in plasma and result in lower circulating levels of nitrate and nitrite. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 22.01.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 22.01.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 01.10.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 11.12.2019 |
