Dokument: Der Einfluss von CO¬2 auf den TGF-β- und den Wnt-Signalweg in Fibroblasten
| Titel: | Der Einfluss von CO¬2 auf den TGF-β- und den Wnt-Signalweg in Fibroblasten | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59819 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20220728-110354-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Wientges, Annika [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. rer. nat Christoph V. Suschek [Gutachter] Schiefer, Jennifer [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Übermäßige Vernarbungen im Rahmen profibrotischer Erkrankungen, wie hypertropher Narben und Keloide, beruhen zumeist auf einer genetischen Prädisposition für eine pathologische Wundheilung, die im Rahmen von Verletzungen der Haut, darunter auch chirurgische Inzisionen, zu Tage tritt. Kennzeichen dieser Erkrankungen sind u.a. eine Dysregulation der Fibroblastenproliferation, -differenzierung, -migration und -apoptose sowie eine erhöhten Syntheserate von Komponenten der extrazellulären Matrix, insbesondere Kollagen Typ I und Fibronektin. Eine entscheidende Rolle in der Differenzierung von Fibroblasten zu Myofibroblasten sowie den anderen genannten fehlgesteuerten Prozessen spielt die übermäßige Aktivierung des TGF-β (Transforming-Growth-Factor-beta)-Signalweges während des Wundheilungsprozesses mit fehlender Inaktivierung nach Verschluss des Defektes. Als Marker für diese Differenzierung wird derzeit alpha-Smooth-Muscle-Actin (αSMA) verwendet. Im Rahmen von Vorarbeiten der auch mein Forschungsprojekt betreuenden Forschungsgruppe konnte bereits gezeigt werden, dass Fibroblasten, die mittels TGF-β zur Differenzierung zu Myofibroblasten und somit zur vermehrten Synthese von αSMA angeregt wurden, bei zusätzlicher Inkubation mit CO2 signifikant weniger αSMA produzierten, als die ohne das Gas inkubierte Vergleichsgruppe. Im Rahmen dieser Arbeit sollte erstmals untersucht werden, ob dieser Effekt auf einer Beeinflussung der TGF-β- und/oder der Wnt-Signalkaskade durch das CO2 beruht, was auf neue Ansatzpunkte für innovative Therapieoptionen zur Behandlung sklerotischer Erkrankungen der Haut hinweisen könnte.
Mit meinen Ergebnissen konnte ich neben der signifikanten Inhibition von αSMA lediglich eine weitere signifikant veränderte Proteinexpremierungsrate durch den Einsatz von CO2 darstellen. Dies war die Erhöhung der relativen Phospho-SMAD2-Konzentration, was zusammen mit den Befunden weiterer Proteine dieses Signalweges für eine Aktivierung statt für die erwartete Hemmung der Signalkaskade spricht. Zudem konnte ich teilweise auch eine Erhöhung der Proteinexpression der Inhibitoren des Signalweges, SMAD7 und SMURF2, darstellen, sodass ich die These ableiten konnte, dass CO2 eine ambivalente Wirkung auf den TGF-β-Signalweg ausübt. Auf den weiteren Untersuchungsschwerpunkt, das Protein β-Catenin als zentrales Element des Wnt-Signalwegs, zeigte CO2 keine signifikante Wirkung. Zusätzlich zu diesen beiden Signalwegen wurden noch die MAP-Kinase-Kaskade, welche die beiden bereits genannten Signalkaskaden beeinflussen kann, und ED-A Fibronektin, eine Spleißvariante des Fibronektins, untersucht. Zum ersteren Punkt ließ sich feststellen, dass die relative Konzentration von pErk1/2 unter CO2-Einfluss leicht stieg, was einen Hinweis darauf lieferte, dass auch dieser Signalweg positiv durch CO2 beeinflusst werden könnte. Die ED-A-Fibronektin-Konzentration sank teilweise unter CO2-Behandlung, allerdings, wie der Großteil meiner Ergebnisse, waren die Veränderungen auch hier nicht signifikant. Damit lässt sich zusammenfassen, dass die Ergebnisse meiner Arbeit Hinweise auf eine mögliche Beeinflussung von Komponenten unterschiedlicher Signalwege durch CO2 geben, dies aber an einer weiteren, größeren Stichprobe untersucht werden sollte, um die aus meinen Ergebnissen abgeleiteten Aussagen zu bestätigen.Excessive fibrosis in the context of pro-fibrotic diseases, e.g. hypertrophic scars and keloids, is caused most times by genetic predisposition for pathological wound healing that is revealed after skin injuries, among them chirurgical incisions. Indicators of those diseases are dysregulations of proliferation, differentiation, migration and apoptosis of fibroblasts combined with increased synthesis of components of the extracellular matrix, in particular collagen type I and fibronectin. A key role in the process of the differentiation of fibroblasts to myofibroblasts and the other pathological mechanisms is the increased activation of the tgf-β-pathway while wound healing combined with the loss of inactivation of this pathway when the healing is completed. Alpha-smooth-muscle- actin is used currently as a marker for the described differentiation. Previous studies, done by the research group, that also supervised my project, showed that fibroblasts, activated by incubation with tgf-β to produce higher levels of α-sma, expressed significantly less α-SMA than the control group by additionally incubation with CO2. Now we wanted to analyze with this study if this effect is founded by an influencing of the tgf-β- or the wnt-pathway by CO2, because new knowledge of the molecular mechanisms could lead to innovative therapies. My results showed other than the significant inhibition of α-sma just one more signifikant difference by the incubation with CO2. This was the increase of the relative phospho-Smad2 concentration that indicates, in combination with the results of other proteins of the tgf-β-pathway, an activation instead of the expected inhibition of that pathway by CO2. On top of that I was able to partly detect an increase of the inhibitors of the tgf-β-pathway smad7 and smurf2, so I can conclude that CO2 has an ambivalent influence on the pathway. Another analyzed parameter was β-catenin, the main protein of the wnt-pathway. This one didn´t change significantly by incubation with CO2. Moreover I studied the map-Kinase cascade, because it is able to influence the already mentioned pathways, and ED-A fibronectin, a splice variant of fibronectin. In case of the first mentioned point I could detect a slightly increase of the relative concentration of perk1/2 by incubation with CO2, so we can conclude that this pathway could be activated as well by the gas. The concentration of ED-A fibronectin decreased when the cells where treated with CO2, but this wasn´t significant like most of my results. All in all the following statement can be recorded: Because of the reported results we can conclude that CO2 may have influences on the analyzed pathways, but it is necessary to verify the results by testing a larger sample. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.07.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.07.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 22.11.2021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 10.05.2022 |
