Dokument: Die Bedeutung der p38 MAP-Kinase α bei der adipogenen Differenzierung von 3T3-L1 Präadipozyten
| Titel: | Die Bedeutung der p38 MAP-Kinase α bei der adipogenen Differenzierung von 3T3-L1 Präadipozyten | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59479 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20220509-110243-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Kokinopulos, Nastassia Stella [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Gödecke, Axel [Gutachter] Prof. Dr. Björn Stork [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | p38MAP-Kinasen (engl. Mitogen-Activated Protein Kinases) stellen zentrale Schaltstellen für vielfältige zelluläre Prozesse, wie Zellwachstum, Zelldifferenzierung, Apoptose und Entzündungsreaktionen dar. Von den vier bisher bekannten Isoformen wird in Adipozyten vorwiegend die α-Isoform exprimiert. Der Einfluss der p38MAPKα auf den adipogenen Differenzierungsprozess ist noch nicht vollständig geklärt. Frühere Studien erzielten kontroverse Resultate hinsichtlich der adipogenen Differenzierung mittels pharmakologischer Inhibition der p38MAPKα.
In dieser Arbeit wurden mittels der CRISPR/Cas Methode und lentiviraler Transfektion 3T3-L1 Präadipozyten mit einem Cas9/gRNA-Konstrukt infiziert, das für die p38MAPKα spezifisch war. Nach der Infektion und Selektion der Puromycin-resistenten Zellen wurden Wildtyp- und Knock-out-Zellen zu Adipozyten differenziert. Der Erfolg des Knock-outs wurde mittels Western-Blot-Analyse bestätigt. Die Menge an p38MAPKα war in den 3T3-L1 Zellen gegenüber den 3T3-L1 Knock-out-Zellen 8-fach erhöht. Dieser Knock-out blieb auch nach der Differenzierung zu Adipozyten erhalten. Um die Hypothese zu überprüfen, dass die p38MAPKα für die Adipogenese essenziell ist, wurden spezifische Adipozytenmarker mittels qRT-PCR (engl. quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction) analysiert. Im Vergleich zum Wildtyp war in ausdifferenzierten p38MAPKα-Knock-out-Zellen die Expression der Adipozytenmarker Leptin, Adiponektin, FABP4 (engl. Fatty Acid Binding Protein) und Perilipin 5 reduziert. Der Transkriptionsfaktor PPAR-γ (engl. Peroxisome Proliferator Activated Receptor gamma) und der Transkriptions-Koaktivator PGC1α (engl. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1α) waren in den Knock-Out-Zellen nur marginal exprimiert. Darüber hinaus zeigte sich die Expression des Insulinrezeptors um die Hälfte reduziert, während die Expression des IGF-1-Rezeptors (engl. Insulin-like Growth Factor-1) in Abwesenheit der p38MAPKα um das 100-fache anstieg. GLUT4 (Glukose Transporter 4) kommt in Adipozyten, nicht jedoch in 3T3-L1 Zellen vor und wird so als metabolischer Adipozytenmarker bezeichnet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Abwesenheit der p38MAPKα zu einer deutlichen Reduktion der Expression und der Proteinmenge von GLUT4 in den Adipozyten führte, während die Expression von GLUT1 nicht durch die p38MAPKα beeinflusst wurde. Die Expression des Entkopplungsproteins UCP1 (engl. Uncoupling Protein), welches insbesondere in braunem und in geringeren Mengen auch in weißem Fettgewebe vorkommt und primär der Wärmegenerierung dient, unterlag ebenfalls dem Einfluss der p38MAPKα und zeigte sich in den Knock-out-Zellen reduziert. Die Expression von UCP3 zeigte sich ebenfalls in den Knock-out-Zellen vermindert. Ein Einfluss der p38MAPKα auf die Expression von UCP2 wurde nicht festgestellt Zusammenfassend deuten diese Daten darauf hin, dass die p38MAPKα eine wichtige Rolle in der Adipogenese einnimmt und somit möglicherweise für die Entstehung von Adipositas mitverantwortlich ist. Der fördernde Effekt der p38MAPKα auf die Insulinrezeptor-Expression könnte darüber hinaus auf eine Rolle der p38MAPKα in der Pathogenese von Insulinresistenz und Typ 2 Diabetes Mellitus hindeuten.p38 MAPK (mitogen-activated protein kinases) are key elements of intracellular signaling pathways that play an essential role in several cellular processes such as proliferation, differentiation, apoptosis, and inflammation. Out of the four isoforms known so far, the α-isoform is the one that is predominantly expressed in adipocytes. The effects of p38MAPKα in adipocyte differentiation are only partially understood. Several studies detected controversial results regarding alterations in adipocyte differentiation when the p38MAPKα was pharmacologically inhibited. Using the CRISPR/Cas method and lentiviral transfection, 3T3-L1 preadipocytes were infected with a Cas9/gRNA construct which was specific for the p38MAPKα. After selection of the infected cells by puromycin, wildtype and knock-out cells underwent adipocyte differentiation. The success of the knock-out procedure was determined via western blot analysis. p38MAPKα content was eight times higher in 3T3-L1 cells than in 3T3-L1 knock-out cells. This knock-out remained stable after differentiation. To prove the hypothesis that the p38MAPKα is essential for adipogenesis, specific adipocyte markers were analyzed by using qRT-PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction). The expression of the adipocyte markers leptin, adiponectin, FABP4 (fatty acid binding protein), and perilipin 5 was lower in knock-out adipocytes compared to the wildtype. The transcription factor PPAR-γ (peroxisome proliferator activated receptor gamma) and the transcription coactivator PGC1α (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1α) were only marginally expressed in the knock-out cells. Furthermore, the expression of the insulin receptor was halved, while the expression of the insulin-like growth factor-1 (IGF-1) receptor increased 100-fold in the absence of p38MAPKα. GLUT4 (glucose transporter 4) is expressed in adipocytes, but not in 3T3-L1 cells and is thus called a metabolic adipocyte marker. In this work, the amount of both, GLUT4 protein and mRNA was reduced in knock-out adipocytes, while the expression of GLUT1 was not affected by the p38MAPKα knock-out. The expression of the uncoupling protein UCP1, which occurs in brown and in smaller amounts in white adipose tissue and serves thermogenesis, was also subject to the influence of p38MAPKα and was reduced in the knock-out cells. The expression of UCP3 was also reduced in the knock-out cells. The UCP2 expression was not altered in the p38MAPKα knock-out cells. In summary, these data indicate that the p38MAPKα plays an essential role in adipogenesis and could therefore represent a factor in the development of obesity. Due to the promoting effect of p38MAPKα on insulin receptor expression, it is conceivable that p38MAPKα may be involved in the pathogenesis of insulin resistance and type 2 diabetes mellitus. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Herz- und Kreislaufphysiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 09.05.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 09.05.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 29.08.2021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 22.03.2022 |
