Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-3746
Authors: Eva Katharina Langendorf
Title: Evaluation der Mechanismen zur Entstehung einer glukokortikoidinduzierten Muskelatrophie in primären humanen Myoblasten
Online publication date: 27-Aug-2019
Language: german
Abstract: Das Rückenleiden wird in der westlichen Gesellschaft immer präsenter. Betroffene leiden unter Kreuzschmerzen deren Ursache meist eine Muskelatrophie, die zu Funktionsstörungen bis hin zu Rückenverletzungen führen kann, hat. Sie kann als Folge von Krankheiten, durch genetische Faktoren oder durch Glukokortikoide u. w. induziert werden. Dadurch können Störungen des IGF-1/PI3K/Akt/mTOR Signalweges, der einerseits die Proteinsynthese andererseits auch die Proteindegradierung der Skelettmuskulatur induziert, auftreten. Atrophische Bedingungen, ausgelöst z.B. von Glukokortikoiden, können die Proteolyse durch Aktivierung muskelspezifischer Ubiquitin-Ligasen erhöhen. Dabei wird z.B. das Muskelprotein Myosin durch MuRF-1 mit Ubiquitin markiert und durch das Proteasom degradiert. Dieser Prozess begünstigt die Einlagerung intramuskulärer Fettdepots im Gewebe. Die Translation von Proteinen, wie z.B. MuRF-1, kann durch microRNAs (kleine nicht-kodierende RNA-Moleküle (17-22 nt)) inhibiert werden. Sie regulieren die Genexpression posttranskriptionell durch Bindung an die 3'UTR, einer komplementären mRNA. In dieser Studie sollen Mechanismen und Transduktionswege, die zur Atrophie führen können, näher analysiert werden, um damit neue Therapieformen und Präventionsmaßnahmen für muskuloskelettale Erkrankungen zu entwickeln. Glukokortikoide werden in vitro zur Atrophieinduktion eingesetzt, bislang jedoch nicht bei primären humanen Zellen. Daher beschäftigt sich diese Studie mit der Auswirkung des Glukokortikoids Dexamethason auf humane Myoblasten und auch dem Einfluss der miR-23a – eine microRNA, der eine wichtige Rolle im Muskelstoffwechsel zugeschreiben wird. Die Zellen wurden zu Myotuben differenziert, mit 1, 10 und 100 µM Dexamethason über verschiedene Zeiträume inkubiert und die Gen- sowie die Proteinexpression analysiert. Neben muskelspezifischen Genen wurden Transkriptionsfaktoren des Signalweges sowie die Ubiquitin-Ligasen MuRF-1 und MAFbx analysiert. Durch Dexamethason wurden letztere signifikant hochreguliert, zeigten dabei aber keinen Effekt auf die Muskelgene, deren Expression durch Dexamethason verstärkt wurde. Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Signalweg und der dexamethasoninduzierten Atrophie konnte nicht festgestellt werden. Die Proteinexpression zeigt auch keine eindeutige Myosindegradierung. MuRF-1 wurde zwar stärker exprimiert als in der Kontrolle, jedoch wurde MuRF-1 auch von der Kontrolle exprimiert. Die mRNA Expression von MuRF-1 und MAFbx konnte auch in miR-23a transduzierten Myotuben nicht gehemmt werden, jedoch entstand dadurch eine verzögerte Myotubenbildung und Proteinexpression von Myosin. Auch das Protein MuRF-1 wurde hier nicht gehemmt und so kein Effekt von Dexamethason auf humane miR-23a transduzierte Myotuben festgestellt. Mit einer Kokultur aus Myoblasten und Endothelzellen (HUVECs) sollte die Interaktion beider Zellarten analysiert werden. So konnte die Expression von CD31 und vWF und dadurch der Angiogenese von HUVECs außerhalb einer 3D-Gel Matrix erreicht werden. Dexamethason reprimiert in diesem Ansatz die mRNA Expression von KDR und vWF, jedoch nicht von CD31, in HUVECs. MuRF-1 konnte durch die Kokultur nicht inhibiert werden, jedoch zeigte sich, dass Dexamethason in der Kokultur nur auf die Myoblasten wirkt. Weitere Analysen sind jedoch für validere Aussagen dieser Ergebnisse notwendig. In dieser Studie konnte, durch Dexamethason, die Hochregulierung der atrophieassoziierten Gene Foxo, MuRF-1 und MAFbx in humanen Myotuben gezeigt werden, allerdings ohne dabei Einfluss auf MyoD, MyoG noch Myosin zu nehmen. Dexamethason bewirkte eine verstärkte Genexpression der myogenen Marker anstatt sie zu reprimieren. Aber nur durch längere Inkubationszeiten konnte eine leichte Myosindegradierung sowie die Expression von MuRF-1 festgestellt werden. Die Überexpression der miR-23a konnte MuRF-1 und MAFbx nicht hemmen, aber eine verzögerte Myotubenbildung sowie eine verzögerte Myosinexpression in diesen Zellen bewirken. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass Dexamethason einen anderen Effekt auf primäre humane Myoblasten als auf die murine C2C12 Myoblastenzelllinie hat.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
FB 04 Medizin
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-3746
URN: urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000030725
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: XII, 106 Seiten
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