Dokument: Taurinmangel und Mitochondrienfunktion

Titel:Taurinmangel und Mitochondrienfunktion
Weiterer Titel:Taurine deficiency and mitochondrial function
URL für Lesezeichen:https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=6830
URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20080128-105629-0
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Lüsebrink, Jessica [Autor]
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Dateien vom 25.01.2008 / geändert 25.01.2008
Beitragende:PD Dr. Warskulat, U. [Gutachter]
Prof. Dr. Wunderlich, Frank [Gutachter]
Stichwörter:Taurin, Taurintransporter Knockoutmaus, Mitochondrien, Stickstoffradikale
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss eines Taurinmangels auf Mitochondrien untersucht. Die Untersuchungen wurden am Modell der Taurintransporter-Knockoutmaus (taut-/-) durchgeführt, bei der in vorangegangenen Untersuchungen zahlreiche altersabhängige, auf Grund eines Taurinmangels auftretende, Krankheiten nachgewiesen wurden und sich dabei erste Hinweise auf Veränderungen an den Mitochondrien ergaben.
Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Methode zum Nachweis mitochondrialer DNA (mtDNA) Mutationen über quantitative Real-time-PCR im Mausmodell etabliert. Im Skelettmuskel von taut-/- Mäusen wurde neben einem altersabhängigen Anstieg auch ein 60 %iger Anstieg von Deletionen im Vergleich zum Wildtyp beobachtet, was darauf hinweist, dass Taurinmangel Einfluss auf die Integrität der mtDNA hat.
Im Herzen der taut-/- Mäuse zeigte sich kein Anstieg von mtDNA-Deletionen, was mit vorangegangenen Beobachtungen einer weitgehend normalen Herzfunktion bei taut-/- Tieren einhergeht. mRNA-Expressionsanalysen sollten Hinweise auf die im Herzen vorhandenen Kompensationsmechanismen liefern. Überraschenderweise zeigte sich, dass verschiedene bekannte Marker für Hypertonie und kardiale Hypertrophie im taut-/- Tier hochreguliert sind. Das weist darauf hin, dass die Tiere, obwohl sie eine weitgehend normale Herzfunktion zeigen, vermutlich unter erhöhtem chronischen Stress anfälliger für Herzversagen sind.
Weiterhin wurde in der Arbeit der Einfluss von Taurinmangel auf die Bildung von reaktiven Stickstoffradikalen (RNS) in Mitochondrien untersucht. Western Blot-Analysen zeigten eine verstärkte Protein-Tyrosin-Nitrierung mitochondrialer Proteine aus Skelettmuskel, Leber und Herz von taut-/- Mäusen. In der Leber wurde mit Hilfe einer Immunpräzipitation eine Untereinheit von Komplex I identifiziert, die in taut-/- Mäusen stärker nitriert vorliegt. Mit Hilfe des Fluoreszenzfarbstoffes DAF-FM DA wurde zusätzlich gezeigt, dass es in den Mitochondrien aus der Skelettmuskulatur und der Leber von taut-/- Tieren zu einer verstärkten Bildung von Stickstoffmonoxid (NO) bzw. Peroxynitrit (ONOO-) kommt. Dies ist weder auf eine mitochondriale NO-Synthase noch auf einen Komplex der Atmungskette zurückzuführen. Stattdessen gibt es Hinweise darauf, dass NO-Speicherproteine eine Rolle dabei spielen.
Taurinmangel führt zu zahlreichen, teilweise schweren Veränderungen der Mitochondrien. Dies scheint hauptsächlich auf die vermehrte Bildung von RNS zurückzuführen zu sein. Mehrere der beobachteten Auffälligkeiten in der taut-/- Maus werden auch mit den Mitochondriopathien MELAS und MERRF assoziiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass die taut-/- Maus ein hilfreiches Tiermodell zur Analyse dieser Erkrankungen und Entwicklung von Therapien darstellt.

In this work, the influence of a taurine deficiency on mitochondria was examined. The taurine transporter knockout mouse model (taut-/-) was used, because previous works showed several age-depending appearing abnormalities caused by the taurine deficiency and first evidence to alterations of mitochondrial physiology and morphology.
In the first part of this work, an assay for detecting mitochondrial DNA (mtDNA) deletions by quantitative realtime-PCR in the mouse model was established. Besides the age-depending increase in deletions, a taurine deficiency depending increase was observed in mtDNA from skeletal muscle. In this tissue, taut-/- animals showed 60 % more deletions of type D13 than control animals. This suggests, that absence of taurine influences the integrity of the mtDNA.
An increase in deletions in the mtDNA was not found in the heart of taut-/- mice. This accompanies with the previous observations of a largely normal heart function. mRNA expression analysis should give insights in the compensating mechanisms in the heart of taut-/- animals. Surprisingly, several known biomarkers for pressure overload and hypertrophy showed an up regulation, and indicate, that taut-/- mice seem to be more susceptible for heart failure under increased chronic stress, although they show a largely normal heart function
In the third part of this work, influences of reactive nitrogen species (RNS) on mitochondria and the respiratory chain were investigated. Western blot analysis showed an increase in protein-tyrosine-nitrated proteins in skeletal muscle, liver and heart of 15-16 month old taut-/- mice, while there was no difference in young animals. In the liver a subunit of complex I was identified as one of the nitrated proteins in taut-/- animals. Measurements using the fluorescent dye DAF-FM DA showed an increased fluorescence in mitochondria from skeletal muscle and liver of young and old taut-/- animals in comparison to control mice, which suggests the augmented formation of nitric oxide (NO) and peroxynitrite (ONOO-) respectively. Formation of reactive nitrogen species was neither NOS- nor respiratory chain-depending. Instead, indication was found, which suggests an involvement of NO-storage proteins.
Taurine deficiency leads to severe changes in mitochondrial physiology and morphology. This seems to be due to an increase in RNS production in the mitochondria. Several of the shown conspicuities in the taut-/- mouse are associated with MELAS and MERRF. The results of this work indicate, that the taut-/- mouse is a potential and helpful animal model for further investigations and the development of therapeutic strategies of these mitochondriopathies.
Rechtliche Vermerke:Geprüft
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:25.01.2008
Dateien geändert am:25.01.2008
Promotionsantrag am:12.12.2007
Datum der Promotion:16.01.2008
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