Dokument: Kardiale Myofibroblastendifferenzierung – Rolle von Mitochondrien, Telomerase Reverse Transkriptase und Thioredoxin-1

Titel:	Kardiale Myofibroblastendifferenzierung – Rolle von Mitochondrien, Telomerase Reverse Transkriptase und Thioredoxin-1
Weiterer Titel:	Cardiac myofibroblast differentiation - Role of mitochondria, Telomerase Reverse Transcriptase and Thioredoxin-1
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61730
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230119-084211-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Rosen, Julia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 9,66 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 18.01.2023 / geändert 18.01.2023
Beitragende:	Prof. Dr. Haendeler, Judith [Gutachter] [im Online-Personal- und -Vorlesungsverzeichnis LSF anzeigen] Prof. Dr. Gödecke, Axel [Gutachter]
Stichwörter:	Mitochondrien, Myofibroblastendifferenzierung, Telomerase Aktivator 65, Telomerase Reverse Transkriptase, Thioredoxin-1
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Kardiale Fibroblasten sind unerlässlich für die Stabilität und Funktionalität des menschlichen Herzens nach einem Herzinfarkt. Entscheidend für den Erhalt der Herzfunktion sowie die Heilung im Infarktareal ist die Differenzierung kardialer Fibroblasten zu Myofibroblasten. Myofibroblasten sind charakterisiert durch die Bildung von Fasern von glattmuskulärem alpha Aktin (alpha smooth muscle Aktin, αSMA) welches sie bedingt kontraktil und dehnungsresistent macht. Die Differenzierung vom Fibroblasten zum Myofibroblasten scheint sowohl von intakten Mitochondrien als auch von der Menge an intrazellulären reaktiven Sauerstoffspezies abhängig zu sein. Ein Ziel dieser Arbeit war nachzuweisen, dass die Inhibition verschiedener Komplexe der mitochondrialen Atmungskette die Differenzierung vom kardialen Fibroblasten zum Myofibroblasten verhindert. Unlängst wurde das Protein Prohibitin 1 identifiziert, welches mit freien Matrixproteinen von Komplex I interagiert, und damit die Aktivität von Komplex I reduziert und die Menge an reaktiven Sauerstoffspezies erhöht. Zwei wesentliche Regulatoren von mitochondrialem Prohibitin 1 und der Menge an reaktiven Sauerstoffspezies sind die Telomerase Reverse Transkriptase (TERT) und Thioredoxin-1 (Trx-1). In dieser Arbeit wurden daher auch die Effekte von TERT und Trx-1 auf die Myofibroblastendifferenzierung untersucht. Es wurden zuerst kardiale Fibroblasten aus Wildtyp Mäusen isoliert, kultiviert und mittels Transformierendem Wachstumsfaktor beta 1 (Transforming Growth Factor β1, TGF-β1) zu Myofibroblasten differenziert. In diesem Modell wurde Komplex I der mitochondrialen Atmungskette spezifisch mittels Rotenon blockiert. Komplex V wurde spezifisch mit Oligomycin inhibiert. Im Anschluss wurde das αSMA-Niveau gemessen. Um die Rolle von Trx-1 zu ergründen, wurde das intrazelluläre Niveau von Trx-1 mittels lentiviraler Transduktion erhöht. Nach Stimulation mit TGF-β1 wurde die αSMA Menge bestimmt. Kardiale Fibroblasten, welche über TERT ubiquitär verfügen, wurden im Vergleich zu Fibroblasten, welche lediglich im Mitochondrium TERT aufweisen oder vollständig TERT defizient sind, bezüglich der Expression und Proteinmenge an Prohibitin 1, der Komplex I Assemblierung und ihrer Reaktion auf den Telomerase Aktivator 65 (TA65), analysiert. Werden die Komplexe I und V der mitochondrialen Atmungskette mittels Rotenon oder Oligomycin inhibiert, bilden sich trotz Stimulation mit TGF-ß1 keine αSMA-Fasern. Folglich ist die Differenzierung zum Myofibroblasten abhängig von einer intakten oxidativen Phosphorylierung. Trx-1 wirkt antioxidativ und senkt den Spiegel an reaktiven Sauerstoffspezies. Eine Steigerung von Trx-1 mittels Lentiviren hemmt die Bildung von αSMA. TA65 hingegen steigert die αSMA-Faserbildung in Anwesenheit von TERT. Ein Zusammenspiel zwischen Prohibitin 1 und der Lokalisation von TERT konnte ebenfalls nachgewiesen werden, da eine Erhöhung von mitochondrialer TERT die Menge an mitochondrialem Prohibitin 1 reduziert, und es dadurch zu einer verbesserten Assemblierung des Komplexes I der Atmungskette kommt. Zusammenfassend ist die Myofibroblastendifferenzierung abhängig von Komplex I und V der mitochondrialen Atmungskette sowie der Degradation von Trx-1. Maßgeblichen Einfluss auf die Myofibroblastendifferenzierung hat die Menge an TERT im Mitochondrium, welche durch TA65 erhöht wird, was möglicherweise von klinischer Bedeutung sein kann. Cardiac fibroblasts play an essential role after myocardial infarction, keeping up stability and functioning of the ventricle and initializing the healing process. They differentiate into myofibroblasts, which are characterized by fibers of alpha smooth muscle actin (αSMA) making them limitedly contractile and resistant to elongation. The myofibroblast differentiation seems to be dependent on intact mitochondria and the amount of intracellular reactive oxygen species. One objective of this work was to analyze the impact of the inhibition of complex I and complex V of the respiratory chain on myofibroblast differentiation. Recently the protein Prohibitin 1 was identified to interact with matrix subunits of complex I of the respiratory chain, which leads to reduced complex I activity and thus, increased reactive oxygen species. Two important regulators of the mitochondrial Prohibitin 1 amount and the reactive oxygen species levels are the Telomerase Reverse Transcriptase (TERT) and Thioredoxin-1 (Trx-1), respectively. Therefore, the effects of TERT and Trx-1 on myofibroblast differentiation were analyzed. First cardiac fibroblasts were isolated from wildtype mice, cultivated and stimulated with transforming growth factor β1 (TGF-β1) to differentiate into myofibroblasts. Using this model complex I of the respiratory chain was specifically inhibited by rotenone. Complex V was specifically inhibited by oligomycin. Then αSMA was measured. To examine the role of Trx-1 its intracellular level was increased using a lentiviral approach. After treatment with TGF-β1 the αSMA levels were measured. To investigate the role of TERT, cardiac fibroblasts isolated from mice with different genetic backgrounds were examined. Wildtype cardiac fibroblasts with ubiquitous TERT expression were compared to fibroblasts, which have TERT only in mitochondria and totally TERT deficient fibroblasts. In those cells the levels of Prohibitin 1, the complex I assembly and the effects of the telomerase activator-65® (TA65) were investigated. When complex I or V of the respiratory chain are blocked with rotenone or oligomycin, respectively, cardiac fibroblasts are unable to build αSMA fibres after TGF-β1 treatment. Thus, the myofibroblast differentiation is dependent on functional oxidative phosphorylation. Trx-1 acts antioxidative and lowers the level of reactive oxygen species inside the cell. Increasing Trx-1 by the lentiviral approach blocks the formation of αSMA fibres. On the contrary, TA65 boosts the αSMA synthesis in presence of TERT. An interplay between Prohibitin 1 and the localization of TERT was also determined, since an increase of mitochondrial TERT reduced the levels of mitochondrial Prohibitin 1 leading to an improved assembly of complex I of the respiratory chain. In summary, the myofibroblast differentiation depends on functional complex I and complex V of the respiratory chain as well as on the degradation of Trx-1. Importantly, mitochondrial TERT improves the myofibroblast differentiation. The amount of mitochondrial TERT can be increased by TA65, which could be in the long run of clinical relevance.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Zentralinstitut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik
Dokument erstellt am:	19.01.2023
Dateien geändert am:	19.01.2023
Promotionsantrag am:	27.07.2022
Datum der Promotion:	15.12.2022