Dokument: Epigenetische Regulation der Hepatischen Sternzell- Aktivierung

Titel:	Epigenetische Regulation der Hepatischen Sternzell- Aktivierung
Weiterer Titel:	Epigenetic regulation of hepatic stellate cell activation
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=52037
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20200123-105116-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schumacher, Eva Christine [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,91 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 20.01.2020 / geändert 20.01.2020
Beitragende:	Prof. Dr. med. Häussinger, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Eckhard Lammert [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Hepatische Sternzellen (HSZ) sind vor allem für ihre Beteiligung an der Leberfibrose bekannt. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass HSZ mesenchymale Stammzellen der Leber sind, die über die Freisetzung von Botenstoffen und Zelldifferenzierung zur Leberregeneration beitragen können. Eine wichtige Rolle im Rahmen von Differenzierungsprozessen spielen epigenetische Mechanismen, die an der Regulation der Genexpression beteiligt sind. Dazu wird auch die DNA-Methylierung gezählt. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, die Dynamik der DNA-Methylierung während des Aktivierungsprozesses der HSZ zu untersuchen, um ihre Rolle in der Regulation dieser adulten Stammzelle zu ergründen. Zunächst wurde festgestellt, dass während der HSZ-Aktivierung eine starke globale DNA-Demethylierung um 60% stattfand, wie sie bereits aus der frühen Embryonalentwicklung bekannt ist. Die kodierenden Genombereiche wiesen hingegen mehrheitlich eine Hypermethylierung auf, daher wurde die starke DNA-Demethylierung außerhalb der kodierenden Bereiche des Genoms vermutet. Die Cytosin-phosphatidyl-Guanin-Dinukleotid (CpG)-Methylierung repetitiver Elemente der DNA blieb unverändert. Weitere Untersuchungen müssen klären, ob die DNA-Demethylierung in Nicht-CpG-Sequenzen stattfindet, ein Mechanismus, der bereits mit der Regulation von Pluripotenz in Verbindung gebracht wurde. Über Hemmung der Replikation mittels L-Mimosin wurde gezeigt, dass die DNA-Demethylierung über einen aktiven Mechanismus vermittelt wird. Diverse Gene, die während der Aktivierung differentiell exprimiert wurden, deuten eine DNA-Demethylierung über den Basen-Exzision-Reparaturmechanismus (BER) an, der genaue Mechanismus muss allerdings noch identifiziert werden. In den kodierenden Bereichen des Genoms traten vor allem Hypermethylierungen in Intron- und Exonbereichen auf, wohingegen Promoterbereiche nur einen geringen Anteil an den differentiell methylierten Regionen ausmachten. Die deutlichen Veränderungen der DNA-Methylierung spiegelten sich auch in einer starken Dynamik der Genexpression wieder. Im Verlauf der HSZ-Aktivierung wurden mehr Gene verstärkt als vermindert exprimiert. Während Promotermethylierungen mit der Genexpression negativ korrelierten, konnte für die DNA-Methylierung im Genkörper und die Expression keine Korrelation herausgearbeitet werden. Von der epigenetischen Regulation waren neben den Genen, die bekannte Prozesse der HSZ-Aktivierung regulieren, auch zahlreiche Gene mit einer Funktion im Rahmen von Differenzierungsprozessen betroffen. Hierzu gehörten auch Gene konservierter und mit der Entwicklung verbundener Signalwege wie Notch und Wnt. Zusammenfassend konnte diese Arbeit die Bedeutung epigenetischer Mechanismen, wie der DNA-Methylierung, für die HSZ-Aktivierung herausarbeiten und weitere Hinweise liefern, welche die Rolle der HSZ als adulte mesenchymale Stammzelle der Leber unterstützen. Hepatic stellate cells (HSC) are mainly known for their contribution to liver fibrosis. More recent studies characterized HSC as mesenchymal stem cells that contribute to liver regeneration via secretion of supportive factors and cell differentiation. Diverse epigenetic mechanisms have an important role for developmental processes, because they regulate gene expression. One important epigenetic mechanism is DNA methylation. This study investigated the dynamics of DNA methylation during HSC activation to elucidate the role of epigenetic modifications in HSC function as adult liver stem cells. During HSC activation, a global DNA demethylation of 60% was found in reminiscence of early embryology. The site of DNA demethylation was not associated with coding regions of the DNA, because genes rather exhibited hypermethylation. CpG methylation of repetitive DNA elements remained unchanged. Therefore, future studies should address, if the DNA demethylation involves nucleobases apart from cytosin, a process that has been associated with the regulation of pluripotency. Inhibition of replication with L-Mimosine could demonstrate, that the DNA in activating HSC was demethylated via an active mechanism. Diverse genes with differential expression during HSC activation indicated a base excision repair assisted DNA demethylation. However, the exact mechanism remains to be identified. Most notably, hypermethylation was found in the intronic and exonic regions of the genome, whereas promoter regions represented only a small part of differentially methylated regions. Pronounced changes in DNA methylation during HSC activation were accompanied by great dynamics in gene expression. During this process a higher number of genes showed an increased rather than a decreased expression. While promoter methylation correlated negatively with gene expression, this study could not work out a clear correlation between gene body methylation and gene expression. Epigenetic regulation affected the expression of genes known to be altered during HSC activation, but also a notable number of genes known to be involved in cell differentiation. This includes genes of conserved signaling pathways such as Notch and Wnt, known to guide developmental processes of stem cells. Taken together, this study indicated the importance of epigenetic mechanisms such as DNA methylation for HSC activation and revealed new hints to support the role of HSC as adult mesenchymal stem cells of the liver.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	23.01.2020
Dateien geändert am:	23.01.2020
Promotionsantrag am:	25.09.2018
Datum der Promotion:	17.06.2019