dc.contributor.author
Winkler, Robin
dc.date.accessioned
2018-06-07T14:36:29Z
dc.date.available
2012-01-25T09:26:03.040Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/133
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-4337
dc.description.abstract
Der Glucocorticoidrezeptor (GR) ist ein wichtiger Regulator der
Insulinsensitivität und Glucosetoleranz. Da bereits für die Histon Deacetylase
6 (HDAC6) gezeigt wurde, dass diese das Hitzeschockprotein 90 (HSP90)
deacetyliert und dieses in Abhängigkeit seines Acetylierungsstatus die
korrekte Ausbildung einer ligandenbindungsfähigen Konformation des GR
vermittelt, wurde mit dieser Arbeit der Effekt von HDAC6 auf die GR Funktion
im Glucosestoffwechsel in vivo und in vitro untersucht. Für diese Studie wurde
sowohl mit primären Hepatozyten von Wildtyp und HDAC6-defizienten Mäusen, als
auch mit den entsprechenden chronisch Vehikel- als auch Dexamethason-
behandelten Mäusen gearbeitet. Zusätzlich wurden Untersuchungen mit
verschiedenen HDAC Inhibitoren in vitro in H4IIE Rattenhepatomzellen
durchgeführt. Die primären Hepatozyten wurden mit einem GR-eGFP-Konstrukt
transfiziert, bevor sie mit Dexamethason stimuliert wurden, und es zeigte sich
in der fluoreszenzmikroskopischen Analyse eine eingeschränkte nukleäre
Translokationsfähigkeit des GR in den HDAC6-defizienten verglichen mit den
Wildtyp Hepatozyten. Dieser Effekt wurde durch die Western Blot Analyse des
GR-Proteingehalts in den nukleären sowie zytoplasmatischen Fraktionen der
Lebern der entsprechenden chronisch Dexamethason- sowie Vehikel-behandelten
Mäuse bestätigt. Aus diesen Lebern wurde ebenfalls RNA gewonnen und diese
hinsichtlich der Genexpression des gesamten Genoms mit einem Microarray
untersucht. Die Analyse bestätigte, dass HDAC6 kein Transkriptionsregulator
ist, aber die GR-vermittelte Genregulation einschränkt. Die Expression der
bestimmenden Gene der hepatischen Gluconeogenese Phosphoenolpyruvat
Carboxykinase (PEPCK), Glucose 6-Phosphatase (G6P), Pyruvatcarboxylase (PCX)
und Fructose 1,6-Bisphosphatase (FBP) wurden mittels qPCR untersucht: alle
vier Gene wurden im Wildtyp signifikant durch Dexamethason induziert. Im
Gegensatz dazu war die Dexamethason-induzierte gesteigerte RNA -Expression von
G6P und FBP in den HDAC6-defizienten Mäusen völlig aufgehoben und die
Induktion der PEPCK und PCX Genexpression durch fehlendes HDAC6 signifikant
gegenüber den Dexamethason-behandelten Wildtypmäusen reduziert; es bestand
allerdings immer noch eine signifikante Induktion der PEPCK und PCX verglichen
mit den Vehikel-behandelten HDAC6-Knockout Mäusen. Zusätzlich wurde dieser
Effekt in vitro in H4IIE Zellen durch den Einsatz von Tubacin, einem
selektiven HDAC6 Inhibitor, bestätigt. Hier vermochte Tubacin die
Dexamethason-induzierte G6P und PEPCK Genexpression signifikant
einzuschränken. Wie die Ergebnisse der Untersuchungen in Dexamethason-
stimulierten Wildtyp und HDAC6 Knockout Hepatozyten ergaben, reicht die durch
HDAC6-Defizienz bedingte Reduktion der Expressionsinduktion dieser Gene aus um
auch die entsprechende Glucosefreisetzung signifikant zu vermindern. In
Wildtyp Mäusen resultiert die chronische Injektion Dexamethasons in einer
deutlichen Glucoseintoleranz, Insulinresistenz und Hyperinsulinämie. In HDAC6
Knockout Mäusen hingegen war die Glucocorticoid-induzierte Glucoseintoleranz
vollständig aufgehoben. Des Weiteren entwickelte sich keine Hyperinsulinämie
in den HDAC6-defizienten Tieren und auch die GR-vermittelte Insulinresistenz
war merklich verbessert, wie sich in einem Insulintoleranztest heraus stellte.
Diesen Ergebnissen entsprechend, scheint es angemessen, HDAC6 als wichtigen
Regulator der Funktion des GR im Glucosestoffwechsel zu bezeichnen.
HDAC6-Defizienz bedingt eine Beeinträchtigung der hepatischen nukleären GR
Translokation, führt somit zu einer eingeschränkten Aktivierung der
Gluconeogenese und schlussendlich zu einer Verbesserung der Glucocorticoid-
induzierten diabetogenen Stoffwechsellage. Die Modulation der GR Funktion
durch selektive HDAC6 Inhibition könnte daher eine Möglichkeit zur
therapeutischen Einflussnahme darstellen.
de
dc.description.abstract
The glucocorticoid receptor (GR) is an important regulator of insulin
sensitivity and glucose tolerance. In view of the fact that in vitro the
histone deacetylase 6 (HDAC6) has been shown to be a major deacetylase of heat
shock protein 90 (HSP90) which in turn is mediating correct folding of the GR
and subsequent ligand interaction depending on HSP90 acetylation status the
effect of HDAC6 on GR function in a metabolic context in vivo and in vitro was
investigated. For this study primary hepatocytes isolated from wildtype and
HDAC6-deficient mice as well as chronically dexamethasone- and vehicle-treated
wildtype and HDAC6 knockout mice (3 weeks i.p. injection; 1mg/kg body weight)
were used for experiments. Additionally experiments in H4IIE rat hepatoma
cells with different HDAC inhibitors were performed. Primary hepatocytes
isolated from wildtype and HDAC6 knockout mice were transfected with a GR-eGFP
plasmid before stimulation with dexamethasone revealing attenuated
glucocorticoid-induced nuclear translocation of the GR in HDAC6-deficient
hepatocytes by analysis with fluorescence microscopy. This effect was
confirmed by evaluating GR protein content in cytoplasmic and nuclear
fractions of livers of the corresponding chronically dexamethasone- and
vehicle-treated mice. Isolated mRNA from the livers of the animals was used to
conduct a whole genome microarray (Affymetrix®) confirming that HDAC6 does not
act as a transcriptional regulator but attenuates GR-mediated gene regulation.
The expression of major hepatic gluconeogenic genes such as phosphoenol
pyruvatecarboxykinase (PEPCK), glucose-6-phosphatase (G6P), pyruvate
carboxylase (PCX) and fructose-1,6-bisphosphatase (FBP) was evaluated by qPCR:
all genes were significantly upregulated in livers of wildtype mice after
dexamethasone treatment. In contrast, dex-induced G6P and FBP upregulation was
absent in HDAC6-deficient mice and PEPCK and PCX induction by dexamethasone
was significantly reduced compared to dexamethasone treated wildtype mice
although significantly induced compared to vehicle treated HDAC6 knockout
mice. In addition this effect of HDAC6 was confirmed by the use of tubacin as
selective HDAC6-inhibitor in H4IIE hepatoma cells. Here tubacin potently
blocked dexamethasone-induced gene expression of G6P and PEPCK. Reduced gene
expression of some of the analyzed genes is evidently sufficient to reduce
glucose output in primary hepatocytes as dexamethasone stimulation in wildtype
and HDAC6-deficient hepatocytes revealed. In wildtype mice chronic
dexamethasone injection resulted in a marked glucose intolerance, insulin
resistance and hyperinsulinemia. In HDAC6 knockout mice glucocorticoid-induced
glucose intolerance was completely abolished. Furthermore, dexamethasone-
mediated hyperinsulinemia in wildtype mice did not occur in HDAC-deficient
mice and GR-mediated insulin resistance in these mice was ameliorated
ascertained by an insulin tolerance test. Along the results of this study it
deems appropriate to say HDAC6 resembles an important regulator of metabolic
GR-function for HDAC6 deficiency leads to impaired hepatic GR-translocation
which in turn leads to attenuation of gluconeogenesis and eventually to an
amelioration of glucocorticoid-induced metabolic derangement. Modulation of
GR-function by selective HDAC6 inhibition may therefore provide an opportunity
for therapeutic intervention.
en
dc.format.extent
V, 131 Bl.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
histone deacetylase 6
dc.subject
heat shock protein 90
dc.subject
glucocorticoid receptor
dc.subject
steroid diabetes
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::572 Biochemie
dc.title
Einfluss der Histon Deacetylase 6 auf den Glucocorticoid Rezeptor-vermittelten
Glucosestoffwechsel
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Ulrich Kintscher
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Matthias F. Melzig
dc.date.accepted
2012-01-12
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000035885-6
dc.title.translated
The importance of the histone deacetylase 6 for the glucocorticod receptor
mediated glucose metabolism
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000035885
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000010596
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access