Dokument: Sekretomanalyse muriner Skelettmuskelzellen nach 6- und 24-stündiger elektrischer Pulsstimulation

Titel:	Sekretomanalyse muriner Skelettmuskelzellen nach 6- und 24-stündiger elektrischer Pulsstimulation
Weiterer Titel:	Secretome analysis of murine skeletal muscle cells after 6 and 24 hours of electrical pulse stimulation
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67674
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20241204-105203-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Brügge, Carolin Laura [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,61 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 24.11.2024 / geändert 24.11.2024
Beitragende:	Prof. Dr. Al-Hasani, Hadi [Gutachter] PD Dr. Spieker, Maximilian [Gutachter] [im Online-Personal- und -Vorlesungsverzeichnis LSF anzeigen]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Diabetes mellitus Typ 2 (T2DM) ist eine weit verbreitete Stoffwechselerkrankung, die zu schweren Folgekomplikationen führen kann. Übergewicht und körperliche Inaktivität zählen zu den Hauptrisiken für die Entstehung eines T2DM. Durch regelmäßige sportliche Betätigung lässt sich das Erkrankungsrisiko minimieren und der Krankheitsverlauf positiv beeinflussen. Die förderlichen Einflüsse von körperlicher Aktivität auf den Stoffwechsel sind seit langem bekannt, jedoch sind die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen noch wenig verstanden. Von besonderem Interesse sind hierbei zirkulierende Biomoleküle, die sogenannten Myokine, welche von den Skelettmuskeln sekretiert werden. Ihre Sekretion wird unter anderem durch Muskelkontraktion beeinflusst. Das Ziel dieser Arbeit war die globale Identifizierung der sekretierten Myokine kultivierter, muriner Skelettmuskelzellen nach Behandlung mit elektrischer Pulsstimulation (EPS). Dies sollte sowohl einer allgemeinen Erweiterung der Datenbasis bekannter Myokine als auch der Ermittlung potenziell neuer Myokine dienen, die kontraktionsabhängig reguliert werden. Die EPS stellt ein etabliertes Modell für die Erzeugung von Kontraktionen in kultivierten Skelettmuskelzellen dar. In der Literatur sind jedoch verschiedene, zum Teil in mehreren Parametern voneinander abweichende Protokolle zu finden, was die Vergleichbarkeit der Ergebnisse erschwert. Um den spezifischen Einfluss der Stimulationszeit in diesem Kontext besser abschätzen zu können, wurde in dieser Arbeit die Auswirkung von zwei unterschiedlichen Stimulationsdauern bei ansonsten gleichem EPS- und Versuchsprotokoll auf das globale, kontraktionsabhängige Sekretionsprofil der Skelettmuskelzellen untersucht. Für die Durchführung wurden Myoblasten der kommerziellen C2C12-Zelllinie über mehrere Tage zu kontraktilen Myotuben differenziert und anschließend mit EPS behandelt. Es wurde ein EPS-Protokoll von 11,5 V, 2 ms und 1 Hz für die Dauer von 6 versus 24 Stunden gewählt. Durch quantitative Echtzeit-PCR-Analysen bekannter Marker wurde die Differenzierung und Kontraktion der Zellen evaluiert. Die explorative Analyse der Zellüberstände hinsichtlich der sekretierten Proteine erfolgte mittels Massenspektrometrie. In den Überständen der C2C12-Zellen wurden nach Auswertung 2917 Proteine als mögliche Myokine identifiziert. Mithilfe bioinformatischer Tools wurden davon 1159 Proteine als potenziell sekretorisch klassifiziert. 356 der identifizierten Proteine waren kontraktionsabhängig in ihrer Abundanz verändert (Signifikanzniveau p < 0,01), darunter befanden sich sowohl herauf- als auch herunterregulierte Proteine. Die Schnittmenge der kontraktionsabhängig sekretierten Myokine nach 6 und 24 Stunden betrug lediglich 27, was auf einen deutlichen Einfluss der Stimulationsdauer auf das C2C12-Sekretom hindeutet. Osteopontin (OPN) war als einziges klassisch sekretorisches Protein sowohl nach 6 als auch nach 24 Stunden EPS heraufreguliert und wurde daher für eine vertiefte Recherche und Diskussion ausgewählt. OPN wird von verschiedenen Zelltypen exprimiert und ein Zusammenhang mit dem Glukosemetabolismus sowie eine Sekretion durch Skelettmuskelzellen sind in der Literatur beschrieben. In dieser Arbeit konnte zudem eine kontraktionsabhängige Regulation der OPN-Sekretion durch Skelettmuskelzellen gezeigt werden. Die bekannten Funktionen von OPN sind vielfältig und variieren in verschiedenen Geweben. Ein Ansatzpunkt für weitere Studien könnte somit die Ergründung des spezifischen Einflusses von kontraktionsabhängig sekretiertem OPN auf den Glukosemetabolismus sein. Diabetes mellitus type 2 (T2DM) is a widespread metabolic disease that can lead to severe long-term complications. An increased body weight and physical inactivity are counted among the main risks for the development of T2DM. Regular physical exercise can minimize the risk and positively influence the course of the disease. The positive effects of physical activity on metabolism have been well-known for a long time, but the underlying molecular mechanisms still are deficiently understood. Circulating biomolecules that are secreted by skeletal muscle cells are of special interest in this context, the so-called myokines. Their secretion is influenced by muscle contraction, among others. The aim of this study was the global identification of the secreted myokines of cultivated, murine skeletal muscle cells after treatment with electrical pulse stimulation (EPS). This was to generally extend the database of known myokines as well as to identify potential new myokines that are regulated by contraction. EPS represents an established model to generate contractions in cultivated skeletal muscle cells. Nevertheless, a variety of protocols can be found in the literature, which partly differ in several parameters and thereby impede the comparability of the results. To better assess the specific influence of the stimulation time in this context, this study explored the effect of two different stimulation durations on the global, contraction-dependent secretion profile of skeletal muscle cells, while the other EPS parameters and the general experimental setup remained consistent. For the realization, myoblasts of the commercial C2C12 cell line were differentiated to contractile myotubes over several days and afterwards treated with EPS. An EPS protocol of 11.5 V, 2 ms and 1 Hz for the duration of 6 versus 24 hours was selected. The differentiation and contraction of the cells were evaluated via quantitative real-time PCR analyses of common markers. The subsequent untargeted analysis of the cell supernatants with regards to the secreted proteins was carried out using mass spectrometry. After analysis of the resulting data, 2917 proteins were identified as possible myokines in the supernatants of the C2C12 cells. Using bioinformatic tools, 1159 of these proteins were classified as potentially secretory. 356 of the identified proteins were found to be altered in their abundance by contraction (level of significance p < 0.01). This included up- and downregulated proteins. The overlap of myokines regulated by contraction after 6 and 24 hours was only 27, which indicates a distinct influence of the two different stimulation times on the C2C12 secretome. In this study, Osteopontin (OPN) was the only classically secreted protein to be found upregulated after both 6 and 24 hours of stimulation and was therefore chosen for an in-depth investigation and discussion. OPN is expressed by different cell types and a linkage with glucose metabolism as well as a secretion by skeletal muscle cells has been described in the literature. This study could furthermore demonstrate a contraction-dependent secretion of OPN by skeletal muscle cells. The known functions of OPN are multifaceted and can vary in different tissues. An approach for further studies could therefore be the exploration of the specific impact of a contraction-dependent secretion of OPN on glucose metabolism.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	04.12.2024
Dateien geändert am:	04.12.2024
Promotionsantrag am:	15.02.2024
Datum der Promotion:	24.09.2024