thesis

Einfluss mechanischer Kräfte auf die Genexpression humaner dermaler Fibroblasten

Abstract

Mechanischer Stress spielt in der Haut eine bedeutende Rolle bei biologischen Prozessen wie der Wundheilung und Narbenbildung, sowie in pathologischen Situationen wie Keloiden, hypertrophen Narben und Fibrosen. Zur Untersuchung des Einflusses von mechanischem Stress auf Hautfibroblasten wurden in dieser Arbeit zwei unterschiedliche Zellkulturmodellsysteme verwendet, die als Bound Lattice (BL) und Free Lattice (FL) bezeichnet werden. Während im FL-System primäre Hautfibroblasten eine Kollagen-I-Matrix frei kontrahieren können, wird im BL-System durch Anlegen eines Nylonrings an die Peripherie der Zellkulturschale die Kontraktion verhindert und folglich mechanischer Stress induziert. Im Rahmen der Untersuchung der beiden Kollagengelsysteme BL und FL wurden Analysen der Genexpressionprofile zu frühen Zeitpunkten im Zeitraum von 1 bis 8 h mit den beiden Methoden SAGE und PIQOR� durchgeführt. Dabei wurden mehr als 50 Transkripte aus den Bereichen Transkriptionsfaktoren, Wachstumsfaktoren, Signaltransduktionen, Komponenten des Zytoskeletts und der EZM sowie Zellrezeptoren identifiziert, die in den Systemen differentiell exprimiert waren. Zusätzlich wurden durch Northernblot-Technik und mittels Q-PCR ausgewählte Kandidaten validiert. Durch eine Literaturrecherche konnten funktionelle Beziehungen der identifizierten Transkripte dargestellt werden. Dabei reagieren die mechanisch belasteten Fibroblasten zeitabhängig in mehreren Phasen durch die Expression geeigneter Transkripte. In der ersten Phase werden Mechanosensoren an der Oberfläche der Zelle stärker exprimiert, die eine bessere Übertragung der mechanischen Signale ins Zellinnere erlaubt. Anschließend werden Komponenten des Zytoskeletts differentiell exprimiert, die über Signaltransduktionswege die Expression von Wachstumsfaktoren initiieren. Der dadurch gestartete autokrine parakrine Loop führt dann zu der Expression weiterer Transkripte, die den nach 20 h enstehenden �aktivierten Fibroblasten� initiieren. Im Zusammenhang mit der Entstehung des �aktivierten Fibroblasten� konnte aufgezeigt werden, dass der Myofibroblasten ähnliche Phänotyp nicht nur im BL-System aktiviert wird, sondern auch im FL-System suppremiert zu werden scheint. Weiterführende Untersuchungen der in diesem Fall identifizierten Kandidatengene kann helfen, die Entstehung bzw. Supprimierung des �aktivierten Phänotyps� besser zu verstehen. Die im SAGE erstellen Expressionsprofile wurden des Weiteren dazu genutzt, charakteristische Transkripte für primäre Hautfibroblasten, Vorhautfibroblasten und transfizierte Fibroblasten zu identifizieren. Die bioinformatische Analyse dieser Fibroblastentypen führte zu der Identifizierung zahlreicher differentiell exprimierter Gene. Es konnte aufgezeigt werden, dass Fibroblasten unterschiedlichen Ursprungs unterschiedliche Expressionsprofile besitzen. Des Weiteren konnten durch die Auswertung der im NCBI publizierten SAGE-Datenbanken potentielle Fibroblastenmarker identifiziert werden

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