id,collection,dc.contributor.author,dc.contributor.firstReferee,dc.contributor.furtherReferee,dc.contributor.gender,dc.date.accepted,dc.date.accessioned,dc.date.available,dc.date.embargoEnd,dc.date.issued,dc.description.abstract[de],dc.description.abstract[en],dc.format.extent,dc.identifier.uri,dc.identifier.urn,dc.language,dc.rights.uri,dc.subject.ddc,dc.subject[en],dc.title,dc.title.translated[de],dc.type,dcterms.accessRights.dnb,dcterms.accessRights.openaire,dcterms.format,refubium.affiliation "db56df64-27f7-447b-807d-91348f7813d4","fub188/14","Avery, Ellen Germaine","Müller, Dominik N.","Daumke, Oliver","female","2021-12-06","2022-12-06T08:57:40Z","2022-12-06T08:57:40Z","2022-12-05","2022","Das Mikrobiom spielt eine wichtige Rolle beim Erhalt der Gesundheit, wie auch bei der Pathogenese verschiedener Erkrankungen u.a. bei der Entstehung von Bluthochdruck und kardiovaskulären Erkrankungen. Hauptziel meiner Doktorarbeit war zum einen die Untersuchung des Einflusses von Bakterien bei hypertoniebedingten Organschäden und zum anderen die Entwicklung einer neuen Methode zur Charakterisierung von mikrobiotaproduzierter Proteine und Metabolite im Interstitium des Darmtraktes. Zur Untersuchung der Rolle von Bakterien bei hypertoniebedingten Organschäden wurden keimfreie Mäuse, welche keinerlei Bakterien besitzen, verwendet und überprüft inwieweit sich das Fehlen von Bakterien bzw. eine Rekolonisierung der Bakterien (Wiederherstellung eines Vollflorazustandes) bei hypertoniebedingten Organschäden auswirkt. Verglichen zum Vollflorazustandes zeigten hypertone keimfreie Mäuse einen signifikant stärker ausgeprägten Nierenschaden, der mit einer verstärkten systemischen und lokalen Entzündungsreaktion einher ging. Die Schädigung des Herzens aufgrund des Hypertonus war weniger ausgeprägt als der Nierenschädigung. Die Serummetabolitensignaturen waren in beiden hypertensiven Versuchsgruppen signifikant verändert. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass das Vorhandensein von Darmbakterien, insbesondere die bakterienvermittelte Bildung von kurzkettigen Fettsäuren, und deren Homeostase mit dem Wirt die Entzündungsreaktionen und die hypertoniebedingte Organschädigung hemmt, was deren Bedeutung für hypertensive Organschädigung verdeutlicht. Um die Bakterienzusammensetzung bzw. das Muster der bakteriengebildeten Metabolite (Metabolom) zu charakterisieren, setzt man aktuell „Next-generation Sequenziertechniken” (NGS) bzw. Massenspektrometrie bei Stuhlproben ein. Diese Ansätze eignen sich, um Rückschlüsse auf einen dysbiotischen (nicht gesunden) Zustand zu erhalten. Untersuchungen von Blut- und Stuhlproben sind aus unterschiedlichen Gründen nicht unproblematisch, da sie beide nur indirekt auf das lokale Geschehen im Darmmikromilieu abzielen. Die vorherrschende Hypothese im Forschungsgebiet postuliert, dass lokal produzierte Proteine, Metabolite und kleine Moleküle, welche sowohl durch Bakterien als auch den Wirt gebildet sein können, einen direkten lokalen Einfluss auf Immunzellfunktion im Darm und nachgeschaltet auf das Entzündungsgeschehen in entfernten Organen (wie z.B. Herz und Niere) haben. Aktuell stehen keine Methoden zur Analyse des Mikromillieus des Interstitiums des Darms zur Verfügung. Um die Lücke zu schließen, wurden zwei Methoden verwendet, welche bereits zur Gewinnung von interstitieller Flüssigkeit anderer Organe/Gewebe eingesetzt werden. Diese wurden mit dem Ziel der Anwendbarkeit bei Darmgewebe weiterentwickelt. In der eingereichten Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Isolation von interstitieller Flüssigkeit verschiedener Abschnitte des Dünn- und Dickdarms möglich ist und es segmentspezifische Unterschiede gibt, die bisher nicht direkt messbar waren. Die interstitielle Flüssigkeit des Dickdarms von Mäusen und Ratten enthielt unter anderem signifikant höhere kurzkettigen Fettsäure-Spiegel als die des Dünndarms oder des Bluts. Mittels Proteomanalysen konnte mit beiden neu entwickelten Methoden gezeigt werden, dass Markerproteine wie REG3G und LGALS1 segmentspezifisch vorhanden sind. Darüber hinaus zeigten die Etablierungsversuche, dass die Methodik die Integrität des biopsierten Darmgewebes nur unwesentlich beeinflusst. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass mit den neu etablierten Methoden zur Gewinnung von interstitiellen Flüssigkeiten aus verschiedenen Segmenten des Darms, es nun möglich ist, das Darmmikromillieu detailliert zu charakterisieren. Des Weiteren können dadurch neue Erkenntnisse des Kompartiments bei der Pathogenese von Erkrankungen, aber auch beim Erhalt der Gesundheit gewonnen werden.","The microbiome plays a key role in the maintenance of health, as well as in the pathogenesis of various diseases including hypertension and cardiovascular disease. The global aim of my thesis was to understand the role of bacteria in hypertensive organ damage, and to develop a new method for the precise phenotyping of proteins and microbiota-derived metabolites within the GI tract. To address the former, I used germ-free mice (GF), which are devoid of bacteria, to investigate if bacterial colonization modulates the response to a hypertensive stimulus. Compared with fully colonized (COL) mice, hypertensive GF mice showed significantly more severe renal damage, which was associated with increased systemic and local inflammatory responses. The hypertension-induced differences in the heart were less pronounced than in the kidney. Furthermore, metabolites within the serum from these mice showed broadscale differences elicited by hypertension in GF and COL mice. These results highlight that the presence of intestinal bacteria and bacterially produced metabolites, in particular short-chain fatty acids, inhibits inflammatory responses and hypertension-induced organ damage. These findings emphasize the importance of the homeostasis between the host and its colonizing microbes in hypertensive disease. Next-generation sequencing (NGS) and metabolomics analyses from fecal samples are typically used to characterize the dysbiotic state, providing an inventory of the microbes or microbial products. Both serum and fecal measurements present challenges because they are indirect measurements of the compartment of interest, the microenvironment of the gastrointestinal (GI) tract in the host. The prevailing hypothesis within the field is that metabolites and small molecules in the GI tract, which can be either host- or microbially-derived, impact the polarization and function of immune cells, thereby impacting inflammation in the gut and in distal organ systems (e.g., the heart and the kidney). Currently, no direct methods are available to evaluate the microenvironmental signature which is presumed to exist within the interstitial fluid (IF) of the GI tract. I applied two known methods to isolate the IF from the GI tract, to directly assess the local microenvironment at the site-of-action. Here I have shown that the isolation of GI IF reflects a unique compartment which had previously been largely uncharacterized. The IF from both rats and mice was found to contain elevated levels of SCFA within the lower intestinal segments, whereas the levels in the upper GI tract were not different from serum. I was also able to identify proteins which were specific to a given GI region (e.g., REG3G, LGALS1) within the IF using two independent methods. In conclusion, with these newly established methods for obtaining IF from different segments in the intestine, it is now possible to characterize the intestinal micromilieu in detail. In the future, IF isolation may facilitate a better understanding of the host’s interactions with the microbiome in health and disease.","139 Seiten","https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/33305||http://dx.doi.org/10.17169/refubium-33026","urn:nbn:de:kobv:188-refubium-33305-4","eng","http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen","500 Natural sciences and mathematics::570 Life sciences::571 Physiology","Host-microbiome interactions||hypertension||end-organ damage||interstitial fluid","Exploring the intimate relationship between the host and its microbes: Implications for hypertensive-end organ damage","Erforschung der engen Beziehung zwischen dem Wirt und seinen Mikroben: Auswirkungen auf Organschäden bei Bluthochdruck","Dissertation","free","open access","Text","Biologie, Chemie, Pharmazie"