dc.contributor.author
Krokowski, Martin
dc.date.accessioned
2018-06-07T17:29:40Z
dc.date.available
2010-02-12T12:22:10.993Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/3908
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-8108
dc.description.abstract
Allergisches Asthma bronchiale (AB) ist zur häufigsten chronischen Atemwegs-
Erkrankung geworden. Trotz aller Fortschritte bei der Behandlung von AB ist
die Gesamt-Mortalität in den letzten Jahrzehnten leicht angestiegen wegen der
starken Zunahme von Prävalenz und Inzidenz von AB. Die vorliegende Arbeit soll
ein Beitrag leisten, das Verständnis von Krankheitsmechanismen bei der
Entstehung von AB durch die funktionelle Analyse neuer Gene im Mausmodell zu
erhöhen. Über 300 differenziell neue und relevante regulierte Gene konnten
durch die Microarray Analyse identifiziert und eine Auswahl an Genen mittels
qPCR validiert werden, die bei der Ausbildung der allergischen
Atemwegsentzündung und AHR beteiligt sind. Aus den Microarray Analysen konnten
27 verschiedene Gene gefunden werden, die nach allergischer (OVA)
Sensibilisierung und Provokation mindestens zweifach konsistent hochreguliert
waren, und das in zwei verschiedenen, Mausstämmen (BALB/c und C57BL/6).
Darunter fanden sich Gene, die mit inflammatorischen Prozessen in Verbindung
zu bringen sind, wie z.B. GPX2, Arg1, Saa3, Mmp12 und Lcn2. Am Beispiel von
Lipocalin (Lcn2) wurde die funktionelle Relevanz der verstärkten Genexpression
überprüft, diese Ergebnisse sind ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit.
Western-blot Analysen der bronchoalveolären Flüssigkeit (BALF) bestätigten
direkt die biologische Relevanz der erhöhten Lcn2 mRNA Expression durch
Nachweis einer erhöhten Translation und Produktion des sekretierten Proteins,
Lipacalin-2. In dem Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung und AHR
wurde der Einfluss der Lcn2-Expression auf die Hauptmerkmale des
Krankheitsbildes von AB mit Hilfe von Wildtyp- und Lcn2-defizienten Mäusen
(KO) untersucht. Genetische Lcn2-Defizienz führte zu einer signifikant
stärkeren Ausprägung des asthmatischen Phänotyps im Mausmodell für akute
Atemwegsentzündung (AI). Verglichen mit WT-Nachkommen zeigen Lcn2 KO-Mäuse
einen erhöhten Zustrom eosinophiler Granulozyten und Lymphozyten nach
allergischer Sensibilisierung und Provokation. Dagegen war die allergische
Sensibilisierung nicht betroffen, die Produktion von Gesamt- und OVA-
spezifischem IgE war in WT und KO-Mäusen gleich. Ein direkter Vergleich des
Atemwegswiderstandes in der isoliert perfundierten und ventilierten Mauslunge
von sensibilisierten und provozierten Mäusen als funktioneller Parameter
zeigte einen signifikant höheren Widerstand in Lcn2 KO-Mäusen als in den
korrespondierenden WT-Kontrollen. Gleichzeitig zeigte sich in histologischen
Lungenschnitten, dass die genetische Lcn2 Defizienz in den KO-Mäusen zu
signifikant geringerer pulmonaler Apoptose in vivo führte. Im akuten Modell
der AI traten TUNEL+ positive Zellen in einer signifikant höheren Anzahl in
WT-Mäusen auf als in Lcn2 KO-Mäusen. Analysen der TUNEL+ positiven Regionen
zeigten, dass ein Mangel an Lcn2 protektiv gegen die lokale Apoptose wirkt
verglichen mit den WT-Mäusen. Auf der Suche nach dem zugrunde liegenden
Mechanismus der gesteigerten Entzündungsreaktion bei Fehlen von Lcn2 zeigte
sich, dass Lcn2 einen direkten pro-apoptotischen Effekt auf murine pulmonale
Epithelellen in vitro ausübte. Inkubation von LA-4 Zellen mit rekombinantem
Lcn2 und Vergleiche mit TUNEL-Färbungen unbehandelter Kontrollen zeigten, dass
eine Inkubation mit Lcn2 signifikant Apoptose in LA-4 Zellen induzierte. Es
konnte ferner gezeigt werden, dass Lcn2 in murinen Epithelzellen dosisabhängig
durch verschiedene pro-inflammatorische Zytokine wie IL-1ß, TNF-α und in
geringem Maße durch das Th2 Zytokin IL-4 und das Th1 Zytokin IL-12 hoch
reguliert wurde. Diese Daten deuten darauf hin, dass Lcn2 ein neuartiger
Kandidat für ein Signalgen zur Identifizierung der AI sein könnte, ungeachtet
des genetischen Hintergrundes dieser Krankheit.
de
dc.description.abstract
Allergic bronchial asthma (AB) has become the most commonly chronic airway
disease . Despite all proceedings in therapy of AB the total rate of mortality
has easiliy been grown up during the last decades due to the strong increament
of incidence and prevalence of AB. The goal of this study was to make a
contribution to increase the understanding of the pathomechanismen of AB thus
to the functional analysis of new genes in a mouse model. Over 300
differentially relevant regulated new genes were identified through microarray
analysis and a choice of genes were validated through qPCR which are involved
in the formation of airway inflammation (AI) and airway hyperresponsiveness
(AHR). As a result of microarray analyses 27 different genes could be found
which were 2 x fold consistently upregulated after allergic (OVA)
sensitization and challenge and this in two different mouse strains (BALB/c
und C57BL/6). Among these genes genes were found which have to be linked with
inflammatory processes e.g. GPX2, Arg1, Saa3, Mmp12 and Lcn2. For instance of
Lipocalin (Lcn2) the funtional relevance of gene expression was verified.
These results are the main focus of this study. Western-blot analyses of
bronchoalveolar lavage fluid (BALF) directly confirmed the biological
relevance of the increased mRNA expression through the confirmation and
enhanced translation and production of the secreted protein Lipocalin-2. In
the mouse model of allergic inflammation and AHR the influence of
Lcn2-expression at the characteristic feature of this disease pattern of AB
was analysed with wildtype and Lcn2-deficient mice (KO). Genetical
Lcn2-deficiency resulted in a significant increased development of the
phenotype of acute airway inflammation (AI) in the mouse model. Compared with
WT-littermates Lcn2 KO-mice showed an increased influx of eosinophilic
granulocytes and lymphocytes after allergic sensitization and challenge. In
contrast to this the allergic sensitization was not involved, the production
of total and OVA-specific IgE was equal in both WT and KO-mice. Comparing
airway resistance as a functional parameter in isolated perfused and
ventilated lungs of sensitized and challenged Lcn2 KO- and wild type mice, it
showed significantly higher resistances in Lcn2 KO-mice than in the
corresponding WT controls. Simultaneously it appeared that in histological
samples the genetical Lcn2-deficiency in KO-mice resulted in significant lower
pulmonary apoptosis in vivo. In the model of acute AI significantly higher
amounts of TUNEL+ positive cells were found in WT-mice than in Lcn2 KO-mice.
Analyses of TUNEL+ positive regions indicated that a lack of Lcn2 acts
protective against the local apoptosis in comparison to WT-mice. In search of
the responsible mechanismen of the increasing inflammation due to the lack of
Lcn2 a direct pro-apoptotic effect of pulmonary epithelial cells was indicated
in vitro. Incubation of LA-4 cells with recombinant Lcn2 in comparisons of
TUNEL-stainings with untreated controls indicated that an incubation with Lcn2
induced significant apoptosis in LA-4 cells. Further analyses showed that Lcn2
was upregulated in murine epithelial cells through different pro-inflammatory
cytokines in a dose dependent manner e.g. IL-1ß, TNF-α and in a minor degree
through the Th2 cytokine IL-4 and the Th1 cytokine IL-12. These data indicate
that Lcn2 might be a novel candidate for a signaling gene for identifying AI
regardless of the genetic background of this disease.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
bronchial asthma
dc.subject
airway inflammation
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Charakterisierung und Validierung von neuen Targetgenen für innovative
Therapiekonzepte von Asthma bronchiale
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. med. E. Hamelmann
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. M. Worms
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. M. Kopp
dc.date.accepted
2010-02-05
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000015499-3
dc.title.translated
Characterisation and validation of new target genes for innovative therapy
concepts of bronchial asthma
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000015499
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000006951
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access