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Bibliografische Informationen

Titel

Molekulare Mechanismen der Lipotoxizität in Endothelzellen

Kurzfassung

Die Anhäufung von Palmitinsäure (PA) in Zellen außerhalb des Fettgewebes ruft bekanntermaßen Lipotoxizität hervor und führt so zu Störungen zellulärer Funktion und zum Zelltod. Eine Vielzahl an molekularen Signalwegen wurde bisher in Verbindung mit diesem Prozess gebracht, die sich allesamt auf Apoptose als vorherrschende Art des Zelltodes konzentrieren. Neuere Ergebnisse zeigen jedoch, dass in diesem Zusammenhang auch Nekrose (Nekroptose) eine bedeutende Rolle spielt und keineswegs, wie bisher angenommen, ein unkontrolliertes und zufälliges Phänomen darstellt. Die genauen molekularen Mechanismen des PA-induzierten Zelltodes sind immer noch ungeklärt und könnten sowohl eine einzige, oder aber eine Kombination aus verschiedenen Signalkaskaden beinhalten.

In dieser Arbeit wird veranschaulicht, dass PA sowohl Autophagie, als auch lysosomale Dysfunktion auslöst, was den Zelltod von Endothelzellen zur Folge hat. Diese Art des PA-induzierten Zelltodes war vorwiegend den Signalwegen der Nekrose zuzuordnen, wie durch Annexin V und Propidiumiodid (PI)-Färbungen gezeigt werden konnte. Auch das Fehlen von Caspase-Aktivität, das geringe Vorkommen von DNA-Hypoploidie und eine frühe Abnahme der ATP-Konzentration weisen auf einen nekrotischen Zelltod hin. Darüber hinaus rief PA eine ausgeprägte Zunahme des Auftretens von mRNA für ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase (CYLD) hervor, welche als Vermittler von Nekroptose gilt. Durch siRNA-vermittelten Knockdown von CYLD konnte das Auftreten des PA-induzierten Endothelzelltodes signifikant verringert werden. Hemmung bzw. Kockdown von receptor interacting protein kinase 1 (RIPK1) hingegen hatten keinen Effekt auf die PA-induzierte Nekrose, was auf die Aktivierung eines CYLD-abhängigen aber RIPK1-unabhängigen Weg des Zelltodes hindeutet. PA stellte sich zudem als potenter und rascher Auslöser von Autophagie dar. Das Unterdrücken der Autophagie, sowohl durch pharmakologische Hemmstoffe, als auch über Knockdown der Autophagie-spezifischen Gene vacuolar protein sorting 34 (VPS34) und autophagy-related protein 7 (ATG7) verhinderten den PA-verursachten Tod von Endothelzellen. Die Effekte von PA auf Endothelzellen waren nur in abgeschwächter Form zu beobachten, wenn die Zellen zuvor mit dem Ca2+-Chelator 1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane N,N,N’,N’-tetraacetic acid-(acetoxymethyl) ester (BAPTA-AM) beladen wurden, was veranschaulicht, dass Ca2+ am Auslösen der zum Zelltod führenden PA-Signalkaskade beteiligt ist. Außerdem wurde PA als Aktivator von calpain 1 und damit als Auslöser lysosomaler Dysfunktion identifiziert. Über siRNA-vermittelten Knockdown von calpain 1 konnte der PA-induzierten Zelltod signifikant vermindert werden. Zusammenfassend löst PA zeitgleich sowohl Autophagie als auch lysosomale Dysfunktion aus, was zu einem Abfall der zellulären ATP-Konzentration führt und somit die Nekroptose von Enothelzellen weiter vorantreibt.

Schlagwörter

Lipotoxizität, Palmitinsäure, Endothelzellen, Autophagie, Nekroptose

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2014

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