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AuthorFleischer, Constanzedc.contributor.author
Date of accession2018-07-12T08:47:54Zdc.date.accessioned
Available in OPARU since2018-07-12T08:47:54Zdc.date.available
Year of creation2018dc.date.created
Date of first publication2018-07-12dc.date.issued
AbstractBei der autosomal-dominant vererbten, neurodegenerativen Huntington-Erkrankung (Huntington´s Disease, HD) kommt es aufgrund einer Mutation im Exon 1 des Huntingtin-Gens zu einer Verlängerung der Basensequenz Cytosin/Adenin/Guanin (CAG). Bei der HD zeigen sich neben neurologischen Störungen auch metabolische Veränderungen wie Gewichtsverlust trotz erhöhter Kalorienzufuhr. Das deutet auf Störungen der Mitochondrienfunktion hin. In der vorliegenden Arbeit wurden die Hypothesen zu einer verminderten mitochondrialen Proteinexpression und den gewebespezifischen Unterschieden im Gehirn und Skelettmuskel untersucht. Hierfür wurde das Proteom an isolierten Mitochondrien aus Gehirn und Musculus quadriceps mittels zweidimensionaler differentieller Gelelektrophorese in einem vorab genotypisch und phänotypisch charakterisierten R6/2x-Mausmodell mit > 250 CAG-Wiederholungen untersucht. Es kam zu einem langsameren Krankheitsverlauf und einer längeren Lebenserwartung im Vergleich zur ursprünglichen R6/2-Maus. Die Proteomanalyse zeigte, dass es im Gehirn zur erhöhten Expression von Enzymen der energieliefernden Stoffwechselwege Citratzyklus und oxidativen Phosphorylierung und im Skelettmuskel zusätzlich zur vermehrten Expression von Proteinen der Glycolyse und der ß-Oxidation kam. Ferner war auch die Expression von Enzymen des Malat-Aspartat-Shuttles und des Abbaus von verzweigtkettigen Aminosäuren in beiden Geweben erhöht. Alle Proteomveränderungen deuten auf eine kompensatorische Regulation hin. Des Weiteren wurden zwei hochregulierte Hitzeschockproteine im Gehirn der R6/2x-Mäuse identifiziert, welche im Zusammenhang mit einer protektiven Wirkung bei oxidativem Stress stehen (z.B. durch die Induktion des Transkriptions-Co-Aktivators peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) co-activator 1α (PGC-1α)). Gleichermaßen wurde in beiden Geweben die hochregulierte Expression der Aldehyd-Dehydrogenase identifiziert, welche vermutlich Neuronen gegen Aldehyd-induzierte Neurotoxizität schützt. Interessanterweise wurde das Protein Mitofilin zur Bildung der Cristae-Struktur im Gehirn vermindert exprimiert, wobei u.a. das Membranpotential und damit indirekt die Entstehung von oxidativem Stress beeinflusst wird. Die verminderte Enzymexpression der Glutamin-Synthetase und die Hochregulation der Succinat-Semialdehyd-Dehydrogenase kann zum Mangel des Neurotransmitters γ-Aminobuttersäure führen und damit zu Einschränkungen der inhibitorischen neuronalen Transmission. Möglicherweise spiegelt es auch den selektiven Verlust von GABAergen Neuronen im Striatum in HD wider. Da es sich bei der Isolierung der Mitochondrien aus Gehirngewebe um eine Mischung aus neuronalen und gliären Mitochondrien handelt, wurde mit verschiedenen Subfraktionierungsmethoden und anschließender FACS-Sortierung versucht, die verschiedenen Zellen aus adulten Mausgehirnen zu separieren, um die identifizierten Proteomveränderungen den unterschiedlichen Zelltypen zuzuordnen. Dies war trotz mehrfacher Versuche nicht möglich. Interessanterweise sind die gewebespezifischen Unterschiede des mitochondrialen Proteoms im Gehirn und Skelettmuskel gering. Für HD ist eine erhöhte Produktion an oxidativem Stress im Gehirn von Patienten und im Tiermodell bekannt. Der Transkriptions-Co-Aktivator PGC-1α, welcher die Expression von Genen für die antioxidative Stressantwort induziert, ist bei HD runterreguliert. Daraus ergab sich die Fragestellung nach der reduzierten Induktion des antioxidativen Schutzsystems im Striatum und Kortex der HdhQ111/+-Mäuse. Hierfür wurde mittels quantitativer RealTime-Polymerasekettenreaktion die basale und exzitotoxische mRNA-Expression von Genen für die zelluläre antioxidative Stressantwort in primären Neuronen aus Kortex und Striatum gemessen (u.a. Ppargc1a, Ppargc1b, Cat, Sod1, Sod2, Gpx1, Ucp2 und Aifm1). Unter physiologischen Bedingungen konnte die erhöhte Expression der Gene Cat, Gpx1, Ucp2 und Ppargc1b im Kortex der HdhQ111/+-Mäuse nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde die basale mRNA-Expression im R6/2-Mausmodell untersucht, wobei unter physiologischen Bedingungen keine Induzierbarkeit durch Ppargc1a und Ppargc1b festgestellt werden konnte. Die Induzierbarkeit der Stressantwort unter exzitotoxischem Stress mit einer aufsteigenden Konzentration an Glutamat bzw. Wasserstoffperoxid konnte weder in den primären Neuronen der Kontrollmäuse noch in den HdhQ111/+-Mäusen gezeigt werden. Die möglichen Erklärungen für die ausbleibende Stressantwort in primären Neuronen könnten sein, dass die Konzentration des Stressors, die Inkubationszeit und die untersuchten Zeitpunkte nicht geeignet waren. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass es mitochondriale Veränderungen beim R6/2x-Mausmodell in verschiedenen Geweben dieser Tiere gibt, die eine Kompensation für eine mitochondriale Funktionsstörung darstellen, sodass die mutantes Huntingtin-exprimierenden Zellen in der Lage sind, den Energiehaushalt aufrecht zu erhalten und die Zellen über einen gewissen Zeitraum gegen oxidativen Stress zu schützen.dc.description.abstract
Languagededc.language.iso
PublisherUniversität Ulmdc.publisher
LicenseStandarddc.rights
Link to license texthttps://oparu.uni-ulm.de/xmlui/license_v3dc.rights.uri
KeywordChorea Huntingtondc.subject
KeywordMitochondriendc.subject
Dewey Decimal GroupDDC 610 / Medicine & healthdc.subject.ddc
MeSHHuntington diseasedc.subject.mesh
MeSHMitochondriadc.subject.mesh
MeSHProteomedc.subject.mesh
MeSHOxidative stressdc.subject.mesh
MeSHModels, animaldc.subject.mesh
MeSHMicedc.subject.mesh
TitleUntersuchungen des mitochondrialen Proteoms in Gehirn und Skelettmuskel der R6/2x-Maus sowie der oxidativen Stressantwort im Kortex und Striatum der HdhQ111/+-Maus als murine Modelle der Huntington-Erkrankung.dc.title
Resource typeDissertationdc.type
Date of acceptance2018-06-22dcterms.dateAccepted
RefereeLandwehrmeyer, Bernharddc.contributor.referee
RefereeCalzia, Enricodc.contributor.referee
DOIhttp://dx.doi.org/10.18725/OPARU-8052dc.identifier.doi
PPN1027326579dc.identifier.ppn
URNhttp://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:289-oparu-8109-3dc.identifier.urn
GNDHuntington-Choreadc.subject.gnd
GNDProteomdc.subject.gnd
GNDOxidativer Stressdc.subject.gnd
GNDTiermodelldc.subject.gnd
GNDMitochondriumdc.subject.gnd
FacultyMedizinische Fakultätuulm.affiliationGeneral
InstitutionUKU. Klinik für Neurologieuulm.affiliationSpecific
InstitutionUKU. Klinik für Anästhesiologieuulm.affiliationSpecific
Grantor of degreeMedizinische Fakultätuulm.thesisGrantor
DCMI TypeTextuulm.typeDCMI
CategoryPublikationenuulm.category
Bibliographyuulmuulm.bibliographie


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