Dokument: Molekulare Aufklärung der Apoptoseresistenz in neutrophilen Granulozyten von Patienten mit schwerem Trauma

Titel:	Molekulare Aufklärung der Apoptoseresistenz in neutrophilen Granulozyten von Patienten mit schwerem Trauma
Weiterer Titel:	Molecular mechanisms underlying apoptosis resistance in neutrophils from patients with severe trauma
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=28249
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140203-102733-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	M.Sc. Hornstein, Tamara [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,15 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 30.01.2014 / geändert 30.01.2014
Beitragende:	Prof. Dr. Flohé, Sascha [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Martin, William [Gutachter]
Stichwörter:	Schweres Trauma, neutrophile Granulozyten, Mcl-1, Apoptose, intrinsische Apoptoseresistenz.
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Polymorphkernige neutrophile Granulozyten (PMN) sind abundante Zellen des angeborenen Immunsystems und bekämpfen effektiv Pathogene wie Mikroorganismen und Protozoen. PMN zeichnen sich aufgrund der konstitutiven Apoptose durch eine extrem kurze Lebensdauer (8 – 20 h) aus, die nach einem schweren Trauma deutlich verlängert wird. Für PMN aus schwerverletzten Patienten sind außerdem eine Serum-bedingte intrinsische Apoptoseresistenz sowie eine erhöhte Expression des prädominanten antiapoptotischen Faktors myeloid-cell leukemia 1 (Mcl-1) charakteristisch. Eine massive Einwanderung prä-aktivierter PMN an den Ort des Traumas sowie eine erhöhte Funktionalität dieser Zellen sind Teil des Systemischen Inflammatorischen Reaktions-Syndroms (SIRS) und können unmittelbar nach einem schweren Trauma ein frühes multiples Organversagen (MOV) hervorrufen. Hier wurden die molekularen Mechanismen untersucht, die an der Regulation der Serum-vermittelten intrinsischen Apoptoseresistenz sowie der erhöhten Mcl-1-Expression in PMN nach einem schweren Trauma beteiligt sind. Die Ergebnisse der Arbeit besagen, dass Kinasen Phosphatidylinositol-3-Kinase/Proteinkinase B (PI3K/Akt), Glykogensynthase-Kinase 3 (GSK-3) und mitogen-aktivierte Proteinkinase p38 an der Vermittlung des Serum-mediierten antiapoptotischen Effektes in humanen PMN beteiligt sind, u.a. durch Modulation der Mcl-1-Proteinexpression. Der Abbau des Mcl-1-Proteins während der konstitutiven und induzierten Apoptose wird sowohl caspase- als auch proteasomabhängig reguliert, und geht mit der Spaltung und der mitochondrialen Translokation von proapoptotischen Proteinen der Bcl-2 Familie Bax und Bid, der Freisetzung von Cytochrom c ins Zytosol sowie mit der Abnahme des mitochondrialen Membranpotentials (MMP) einher. Die verzögerte konstitutive Apoptose und die intrinsische Apoptoseresistenz in PMN nach einem schweren Trauma korrelieren wiederum mit der Stabilisierung des Mcl-1-Proteins, sowie mit einer erhöhten Heterodimerisierung von Mcl-1 mit den proapoptotischen Proteinen Bax, Bid, Bad und Bik, der verminderten Spaltung und der verminderten mitochondrialen Translokation von Bax und Bid, der Hemmung des Cytochrom c-Austritts sowie mit der Aufrechterhaltung des MMP. Die spe-zifische Ausschaltung des Mcl-1-Proteins mittels siRNA konnte die intrinsische Apoptoseresistenz in PMN aus schwerverletzten Patienten zum Teil aufheben. Mcl-1 spielt somit eine bedeutende Rolle in der Ausbildung der intrinsischen Apoptoseresistenz in PMN nach einem schweren Trauma und stellt ein potentielles Zielmolekül für die Induktion der Apoptose und/oder Herunterregulation der PMN-Aktivität während einer Entzündungsreaktion, z.B. während eines SIRS, dar. Ferner könnte es die Entstehung eines frühen MOV nach einem schweren Trauma verringern. Polymorphonuclear leukocytes (neutrophils or PMN) are the most abundant cells of the innate immune system and represent the first line of defense against invading pathogens such as microorganisms and protozoa. PMN undergo constitutive apoptosis in vivo and therefore possess very short lifespan of 8 – 20 h. After severe injury PMN lifespan and functionality are extended by growth factors and cytokines, existing in high concentra-tions in the serum of severely injured patients. The prolonged PMN lifespan is due to an impaired intrinsic apoptosis pathway and correlates with the increased expression of antiapoptotic myeloid-cell leukemia 1 (Mcl-1) protein. Delayed apoptosis and massive migration of activated PMN to the inflamed tissue cause long-lasting inflammation and may conduce to the systemic inflammatory response syndrome (SIRS), followed by early multiple organ failure (MOF). Within the scope of this thesis the molecular mechanisms should be investigated, which are involved in the regulation of serum-mediated delayed constitutive and intrinsic apoptosis and increase in Mcl-1 expression in PMN after severe trauma. This study demonstrates, that phosphatidylinositol-3-kinase/protein kinase B (PI3K/Akt), glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) and mitogen-activated protein kinase (MAPK) p38 are involved in the regulation of constitutive apoptosis, as well as in antiapoptotic pathways mediated by patient´s serum, amongst others by the modulation of the Mcl-1 protein expression. Moreover, it is shown here, that the degradation of Mcl-1 protein during constitutive and induced apoptosis in human PMN is both caspase- and proteasome-dependent, and is associated with the cleavage and mitochondrial translocation of the proapoptotic members of the Bcl-2 family Bax and Bid, the release of cytochrome c from the mitochondria into the cytosol, as well as the decrease of mitochondrial membrane potential (MMP). The delayed constitutive apoptosis and intrinsic apoptosis resistance, seen in PMN from severely injured patients, further correlate with increased heterodimerization of Mcl-1 with the proapoptotic proteins Bax, Bid, Bad and Bik, reduced activation and reduced mitochondrial translocation of Bax and Bid, inhibition of cytochrome c release and maintenance of MMP. Mcl-1 knockdown in patient´s PMN significantly increased sensitivity to intrinsic apoptosis inductor staurosporine, and therefore could in part overcome intrinsic apoptosis resistance in these cells. Hence, mcl-1 plays an essential role in the regulation of delayed constitutive apoptosis and intrinsic apoptosis resistance in PMN after severe trauma. The data from this work may help to a better understanding of antiapoptotic regulatory mechanisms, which contribute to PMN hyperactivity and persisting inflammation after severe injury. The identified antiapoptotic factors, such as Mcl-1 and others may represent target molecules to reduce PMN hyperactivation and thus SIRS and MOF.
Quelle:	Paunel-Gorgulu, A., M. Zornig, et al. (2009). "Mcl-1-mediated impairment of the intrinsic apoptosis pathway in circulating neutrophils from critically ill patients can be overcome by Fas stimulation." J Immunol 183(10): 6198-6206. Paunel-Gorgulu, A., T. Kirichevska, et al. (2012). "Molecular mechanisms underlying delayed apoptosis in neutrophils from multiple trauma patients with and without sepsis." Mol Med 18: 325-335.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Bezug:	Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Medizinische Fakultät der HHUD. März 2010 - September 2013
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	03.02.2014
Dateien geändert am:	03.02.2014
Datum der Promotion:	22.01.0014