dc.contributor.author
Krug, Susanne M.
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:28:50Z
dc.date.available
2009-12-02T12:05:24.038Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/11999
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16197
dc.description.abstract
Barriere- und Permeabilitätseigenschaften von Epithelien werden durch die
Tight Junction (TJ) bestimmt. Hinsichtlich ihrer Lokalisation können zwei
Arten unterschieden werden, die bizelluläre Tight Junction (bTJ) an den Zell-
Zell-Kontakten zweier benachbarter Epithelzellen und die eine Zentralpore
ausbildende trizelluläre Tight Junction (tTJ) an den Kontaktstellen dreier
Zellen. Tricellulin ist ein kürzlich entdecktes TJ-Protein, das in vielen
Epithelien nachweisbar und vorwiegend in der tTJ lokalisiert ist. Für die
längste Isoform, Tricellulin-a (TRIC-a), wurde bisher eine TJ-stabilisierende
Rolle vermutet, doch war seine genaue Funktion bisher unbekannt. In der
vorliegenden Arbeit wurde die Barrierefunktion von TRIC-a in Abhängigkeit von
seiner Lokalisation für Solute unterschiedlicher Größe charakterisiert. Hierzu
wurde es kloniert und stabil in Nierentubuluszellen (MDCK II) überexprimiert,
und zwar entweder (A) in der bTJ und der tTJ, oder (B) nur in der tTJ. Der
Vergleich erfolgte mit Vektorkontrollen, die bei diesem Zelltyp eine nur
geringe genuine TRIC-a-Expression aufwiesen. Zeitgleich war im Rahmen dieser
Dissertation eine neue Messmethode entwickelt worden, die Zwei-Wege-
Impedanzspektroskopie, mit der der trans- und parazelluläre Widerstand an
epithelialen Zelllinien gemessen werden kann. Die Methode wurde durch
experimentelle Bestimmung der Bereiche und Limitationen ihrer Anwendbarkeit
validiert. (A) Überexpression von TRIC-a in der tTJ und der bTJ führte zu
einer 3-fachen Zunahme des transepithelialen Widerstands. Mittels Zwei-Wege-
Impedanzspektroskopie konnte spezifiziert werden, dass dies durch eine
14-fache Zunahme des parazellulären, also TJ bestimmten Widerstands bei
unverändertem transzellulärem Widerstand verursacht wurde. Die
Widerstandszunahme basierte auf einer gleichstarken Abnahme der Permeabilität
für Kationen und Anionen. Zugleich kam es zu einer Permeabilitätsabnahme für
Solute bis zu 10 kDa. Die Permeabilität für noch größere Solute war minimal
und nicht signifikant verändert. Ultrastrukturell zeigte sich als einzige
Veränderung der bTJ eine Zunahme der Stranglinearität, während die
Ultrastruktur der tTJ unverändert war. (B) Überexpression von TRIC-a nur in
der tTJ führte zu keiner Veränderung der Permeabilität für Ionen oder kleinere
Solute. Im Gegensatz hierzu kam es für Makromoleküle zwischen 4 und 10 kDa zu
einer starken Permeabilitätsabnahme. Dieser zunächst paradox erscheinende
Befund ließ sich damit erklären, dass die trizelluläre Zentralpore weit genug
für die Passage von Makromolekülen ist, aber im Vergleich zur bTJ zu selten
ist, um einen messbaren Einfluss auf die Ionenleitfähigkeit zu haben. Die
Ultrastruktur von bTJ und tTJ war in keinem Parameter verändert.
Zusammenfassend ergeben sich drei Aspekte aus den Resultaten dieser Arbeit:
Zum einen ergibt sich eine neue Betrachtungsweise des bisher nicht
experimentell erklärbaren Phänomens, dass die Permeabilitäten für Ionen und
für Makromoleküle in Epithelien unabhängig voneinander variieren können. Zum
anderen zeigt sich, dass die tTJ bei niedriger TRIC-a-Expressionsrate einen
potentiell bedeutenden Weg für die Makromolekülpassage darstellt und sich
insofern funktionell klar von der bTJ abgrenzt. Schließlich konnte gezeigt
werden, dass TRIC-a ein funktionell entscheidender Bestandteil der tTJ für die
Abdichtung gegenüber Makromolekülen ist.
de
dc.description.abstract
Epithelial barrier and permeability properties are maintained by the tight
junction (TJ). Dependent on their localization, two different types of TJ can
be distinguished: the bicellular tight junction (bTJ) at cell-cell contacts of
neighboring cells and the tricellular tight junction (tTJ) at the meeting
point of three cells, leading three pairs of bTJs to form a central tube.
Tricellulin is a recently discovered TJ protein, which is expressed in many
epithelia and is predominantly localized within the tTJ. Its longest isoform,
tricellulin-a (TRIC-a) was supposed to have a stabilizing role for the TJ, but
its exact function was not known yet. In the present study the barrier
function of TRIC-a dependent on its localization was characterized for solutes
of different sizes. For this, TRIC-a was cloned and stably overexpressed in
the kidney tubule cell line MDCK II, either in (A) bTJs and tTJs or in (B)
only in tTJs. The resulting clones were compared with cells transfected with
the empty vector, which represented a tissue exhibiting low endogenous TRIC-a
expression. In parallel, this study introduces a new method, the two-path
impedance spectroscopy, which allows differentiation between paracellular and
transcellular resistances of epithelial cell lines. This method was validated
in respect to its range of application and limitations in its use. (A)
Overexpression of TRIC-a within bTJs and tTJs resulted in a threefold increase
of the transepithelial resistance. Two-path impedance spectroscopy revealed
this increase to be a result of a 14-fold increase of the paracellular
resistance, which is maintained by the TJ, while the transcellular resistance
remained unchanged. The increase of resistance was matched by a permeability
decrease for cations and anions. At the same time, permeabilities for solutes
with sizes up to 10 kDa were reduced. For even larger molecules permeabilities
were minimal and not significantly different to those of controls. On
ultrastructural level the only change was an increased strand linearity of
bTJs, while the tTJ was unchanged. (B) Overexpression of TRIC-a restricted to
the tTJ did neither change permeabilities for ions nor for smaller solutes. In
contrast, a strong decrease of permeability for macromolecules in a range of 4
to 10 kDa occurred. This paradox was explained by properties of the tTJ
central tube which is wide enough for passage of macromolecules, but compared
to bTJs is too rare to contribute significantly to ion permeability. Here, the
ultrastructure of both, bTJ and tTJ, remained unchanged. In conclusion, the
results of this study lead to three major ideas. First, a new view of the so
far not explained experimental phenomenon that epithelial permeabilities for
ions and for macromolecules may vary independently from each other is
presented. Second, the tTJ central tube at low TRIC-a expression rate may
represent a significant way for macromolecular passage and so far is clearly
functional different from bTJs. Finally, it has been shown that TRIC-a is a
crucial component of the tTJ barrier against macromolecular passage.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Tight Junction
dc.subject
Zwei-Wege-Impedanzspektroskopie
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Tricellulin und seine Funktion in der trizellulären Tight Junction von
Epithelzellen
dc.contributor.contact
susanne.m.krug@charite.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Rudolf Tauber
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Michael Fromm
dc.date.accepted
2009-11-30
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000014567-0
dc.title.translated
Tricellulin and its function within the tricellular tight junction of
epithelial cells
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000014567
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000006698
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access