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Authors: Schuck, Florian
Title: Die alpha-Sekretase ADAM10 im gesunden Alterungsprozess und als Therapieziel bei der Alzheimer'schen Erkrankung
Online publication date: 5-Sep-2017
Year of first publication: 2017
Language: german
Abstract: Die Alzheimer’sche Erkrankung stellt die am weitesten verbreitete Form der Demenz dar. Für die immer tödlich endende Krankheit existieren aktuell keine kurativen Therapieformen. Eines der charakteristischen Merkmale der Erkrankung stellen die sogenannten senilen Plaques im Gehirn betroffener Patienten dar. Diese Plaques bestehen hauptsächlich aus Ablagerungen von Amyloid-beta Peptid. Bisherige Forschungen mit dem Ziel therapeutischer Interventionen mit dem Amyloid-beta Peptid im Fokus waren weitestgehend erfolglos. Durchgeführte Studien beschäftigten sich vor allem mit der Hemmung der beta-Sekretase als dem Enzym, das für die Spaltung des Amyloid-Vorläuferproteins (APP) und damit der Generierung des Amyloid-beta Peptids verantwortlich ist (amyloidogener Weg). Alternative Ansätze verfolgen das Ziel, die Expression der alpha-Sekretase ADAM10 zu steigern, um das Ungleichgewicht der APP Spaltung zugunsten des nicht-amyloidogenen Wegs zu beeinflussen. Auf diese Weise würde nicht nur die Menge an Amyloid-beta verringert, sondern auch mit dem alternativem Spaltprodukt APPs-alpha ein neuroprotektiver Faktor freigesetzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Expression von ADAM10 in Thrombozyten bei kognitiv gesund alternden Probanden untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die periphere Menge an ADAM10 im normalen Alterungsprozess ansteigt. Zusammen mit den Ergebnissen anderer Forschungsgruppen, die einen Zusammenhang von zerebraler mit peripherer Menge von ADAM10 zeigten, kann damit erstmalig ein Verlauf der alpha-Sekretase Expression im gesunden Alterungsprozess gezeigt werden. Weiterhin wird in dieser Arbeit die Analyse einer Bibliothek von 313 koreanischen Heilpflanzenextrakten beschrieben. In Zellkulturversuchen wurden die Extrakte auf ihre Fähigkeit hin untersucht, selektiv den humanen ADAM10 Promotor zu aktivieren. In ersten Versuchen mit wildtypischen Mäusen wurden durch in vitro Versuche vorselektionierte Kandidatenextrakte auch in vivo getestet. Hierbei konnte die generelle Verträglichkeit der Extrakte, sowie die ADAM10-steigernde Wirkung eines Extrakts aus Caragana sinica in der Leber von behandelten Tieren bestätigt werden. Über weiterführende Analysen und eine Fraktionierung des Extrakts konnten bioaktive Fraktionen isoliert werden. Mit Hilfe von massenspektrometrischen Untersuchungen wurde alpha-Viniferin als die für die ADAM10 Expressionssteigerung verantwortliche Komponente des Extrakts identifiziert. Schließlich wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Projekt zur Generierung einer ADAM10 Promotor Reporter Maus unterstützt. Hierbei sollte eine Mauslinie erzeugt werden, bei der eine Luziferase parallel zum endogenen ADAM10 Protein translatiert wird. In dieser Arbeit wurden mittels PCR Klone von embryonalen Stammzellen ausgewählt, die nach Elektroporation mit einem Zielvektor wie gewünscht transfiziert waren. Weiterhin konnte durch Lumineszenzmessungen an Stammzellmaterial auch ein funktionaler Beleg der erfolgreichen Inserierung der Zielsequenz erbracht werden. Auf Basis dieser Ergebnisse konnten Klone identifiziert werden, die für die Implantation in Ammentiere in Frage kommen und somit zur Erzeugung der Gründertiere der Reporter Mausline dienen.
Alzheimer's disease represents the most common form of dementia. Currently, no curative therapies exist for the always lethal malady. One of the characteristics of the disease are so-called senile plaques in the brain of patients. These plaques mainly consist of depositions of the amyloid-beta peptide. Previous research aiming at therapeutically targeting the amyloid-beta peptide so far was fruitless. Conducted studies typically had the goal to inhibit the beta-secretase as the enzyme responsible for cleaving the amyloid precursor protein (APP) and thereby generating the amyloid-beta peptide (amyloidogenic pathway). Alternatives approaches aim at elevating the expression of the alpha-secretase ADAM10 in order to shift the imbalance of APP cleavage in favor of the non-amyloidogenic pathway. With this, not only the amount of amyloid-beta would be reduced, but with the alternative cleavage product APPs-alpha a neurotrophic factor could be generated. In this thesis, the expression of ADAM10 in thrombocytes of cognitively healthy aging volunteers was assessed. It was demonstrated that the peripheral amount of ADAM10 increases during normal aging. Together with the results of other groups showing a correlation of cerebral and peripheral amount of ADAM10, the course of alpha-secretase expression during healthy aging could be demonstrated for the first time. Furthermore, in this thesis the screening of a collection of 313 Korean medicinal plant extracts is described. The extracts were tested in cell culture experiments for their potential to selectively activate the human ADAM10 promoter. In first trials with wildtype mice, the in vitro preselected candidate extracts were also tested in vivo. There, the general tolerance of the extracts was demonstrated and additionally the ADAM10-elevating effect of the extract from Caragana sinica could be confirmed at least in the liver. Through further analyses and by means of fractionation, bioactive portions of the extract were isolated. Via mass-spectrometric analyses alpha-viniferin was identified as the active component of the extract responsible for elevating expression of ADAM10. Finally, in course of this thesis a project of generating an ADAM10 promoter reporter mouse was supported. The goal was to create a mouse line in which a luciferase would be translated simultaneously with the endogenous ADAM10 protein. Within this thesis, embryonic stem cell clones were selected by PCR analysis, which carried a target vector after electroporation as desired. Furthermore, by means of luminescence assays with stem cell material, a functional proof of successful insertion of the target sequence was provided. With these results, suitable clones for implantation in foster mice were identified which will lead to the generation of founding animals for the reporter mouse line.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2541
URN: urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000014918
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: X, 147 Blätter
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