| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen mit Print on Demand (1MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-341830
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.34183
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 1 August 2016 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Dr. Peter Proff |
| Tag der Prüfung: | 5 Juli 2016 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Kieferorthopädie |
| Stichwörter / Keywords: | chondrogenesis, Gpx1, oxidative stress |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 34183 |
Zusammenfassung (Englisch)
Orthodontics deals with the correction of skeletal anomalies of the face occurring in the form of jaw discrepancies. There is an abundance of findings in the literature that the development and growth of the cranial base influence facial shape and jaw discrepancies. Cranial base develops by the mechanism of endochondral ossification taking place at its midline axis, where all the synchondroses ...
Zusammenfassung (Englisch)
Orthodontics deals with the correction of skeletal anomalies of the face occurring in the form of jaw discrepancies. There is an abundance of findings in the literature that the development and growth of the cranial base influence facial shape and jaw discrepancies. Cranial base develops by the mechanism of endochondral ossification taking place at its midline axis, where all the synchondroses are located. Chondrogenesis is the initial and indispensable part of endochondral bone formation. In the light of evidence underlying the need of reactive oxygen species in the regulation of chondrogenesis, this study aimed to investigate the ubiquitously present antioxidant enzyme Gpx1 and its contribution to redox regulation in chondrogenesis.
Provided that the levels of oxidative stress were previously found to fluctuate according to the differentiation stage of chondrocytes, the gene expression of Gpx1 was measured with quantitative RT-PCR during chondrogenic differentiation. For this purpose, the chondrogenic cell line ATDC5 was utilized and cultured for 21 days. The time points of measurements were on days 0, 2, 6, 10, 14, and 21. The chondrogenic differentiation of the utilized cell line was determined with the stains Alcian blue and Alizarin red, and with the gene expression of chondrogenic biological markers Col2a1 and Col10a1. The present results suggest that the expression of Gpx1 is not of constitutive nature during chondrogenic differentiation.
Taking this as a starting point, the next step was to quantitatively assess the distribution pattern of Gpx1 at the different differentiation stages of chondrogenesis. To examine this, the spheno-occipital synchondrosis from eight newborn male Wistar rats was isolated and samples were processed for formaldehyde-fixed paraffin-embedded immunohistochemistry. Photographs of the immunostained sections were analysed by two independent observers and a five-grade semiquantitative scale was used to assess Gpx1 immunoreactivity at the synchondrosis. The present findings show that Gpx1 is expressed the most at the proliferative differentiation stage and the lowest at the hypertrophic differentiation stage. Existing literature reports that an increase in oxidative levels is needed for inhibition of proliferation and initiation of hypertrophy. Further, chondrocytes at the hypertrophic stage have the highest levels of ROS compared to other differentiation stages. In this context, the present results implied that Gpx1 is involved in redox regulation in chondrogenesis.
To pursue this further, the expression of Gpx1 was manipulated in ATDC5 chondrogenic cells and cells were then exposed to exogenous H2O2. The manipulation of Gpx1 expression included overexpression and silencing. A control group was also included. The apoptotic percentage of cells was measured flow cytometrically with FITC-labelled Annexin V in conjunction with PI dye. The highest apoptotic percentage was observed in Gpx1-depleted chondrocytes, followed by the control group. The lowest apoptotic percentage was presented in Gpx1-overexpressing cells. These results indicate that Gpx1 possesses an active role on the cellular enzymatic antioxidant system of chondrocytes and can regulate the cellular redox state by H2O2 scavenging. Furthermore, its presence in chondrocytes can prevent H2O2-induced apoptosis.
The contribution of cranial base growth to craniofacial morphology continues until adulthood, since spheno-occipital synchondrosis is the last of the synchondroses to ossify and is active until then. This study localizes the expression of Gpx1 at the spheno-occipital synchondrosis and documents the role of Gpx1 as a redox regulator in chondrocytes.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Die Kieferorthopädie befasst sich mit der Prävention, Diagnostik und Therapie von Skelettanomalien des Gesichts, welche in Form von Kieferfehlstellungen auftreten. Eine Fülle von Forschungsergebnissen besagt, dass die Entwicklung und das Wachstum der Schädelbasis die Gesichtsform und damit Kieferfehlstellungen beeinflussen. Die Schädelbasis entwickelt durch den Mechanismus der enchondralen ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Die Kieferorthopädie befasst sich mit der Prävention, Diagnostik und Therapie von Skelettanomalien des Gesichts, welche in Form von Kieferfehlstellungen auftreten. Eine Fülle von Forschungsergebnissen besagt, dass die Entwicklung und das Wachstum der Schädelbasis die Gesichtsform und damit Kieferfehlstellungen beeinflussen. Die Schädelbasis entwickelt durch den Mechanismus der enchondralen Ossifikation, die an ihrer mittleren Achse stattfindet, wo sich alle Synchondrosen befinden. Chondrogenese ist der erste und unverzichtbare Bestandteil der enchondralen Ossifikation. Angesichts der Beweise für die Notwendigkeit der reaktiven Sauerstoffspezies in der Regulation der Chondrogenese, sollte diese Studie das allgegenwärtig vorhandene antioxidative Enzym Gpx1 und dessen Beitrag zur Redoxregulation während der Chondrogenese untersuchen.
Vorausgesetzt, dass das Niveau von oxidativem Stress entsprechend dem Differenzierungsstadium der Chondrozyten schwankt, wurde die Genexpression von Gpx1 mit quantitativer RT-PCR während der chondrogenen Differenzierung gemessen. Zu diesem Zweck wurde die chondrogene Zelllinie ATDC5 verwendet und für 21 Tage kultiviert. Die Messzeitpunkte wurden an den Tagen 0, 2, 6, 10, 14 und 21 ausgewählt. Die chondrogene Differenzierung der verwendeten Zelllinie wurde mit den Färbungen Alcian-Blau und Alizarin-Rot bestimmt und mit der Genexpression von chondrogenen biologischen Markern Col2a1 und Col10a1 verglichen. Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Expression von Gpx1 nicht von konstitutiver Natur während der chondrogenen Differenzierung ist.
Auf dieser Basis wurde das Verteilungsmuster von Gpx1 in den verschiedenen Differenzierungsstadien der Chondrogenese näher untersucht. Die Synchondrosis spheno-occipitalis wurde aus acht neugeborenen männlichen Wistar-Ratten isoliert. Die Proben wurden für Formaldehyd-fixierte und Paraffin-eingebettete Immunhistochemie weiterverarbeitet. Eine fünfstufige semiquantitative Skala wurde verwendet, um die Gpx1-Immunreaktivität bei der Synchondrosis spheno-occipitalis zu bestimmen. Fotografien der immungefärbten Abschnitte wurden von zwei unabhängigen Beobachtern bewertet. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass Gpx1 am meisten bei den proliferativen Chondrozyten und am wenigsten bei den hypertrophen Chondrozyten exprimiert wird. Existierende Literatur berichtet, dass eine Erhöhung des oxidativen Niveaus für die Hemmung der Proliferation und die Einleitung der Hypertrophie nötig ist. Weiterhin weisen Chondrozyten im hypertrophen Stadium das höchste Niveau von ROS im Vergleich zu anderen Differenzierungsstadien auf. In diesem Zusammenhang implizierten die vorliegenden Ergebnisse, dass Gpx1 an der Redoxregulation während der Chondrogenese beteiligt ist.
Um dies weiter zu verfolgen, wurde die Expression von Gpx1 in ATDC5 chondrogenen Zellen manipuliert und Zellen wurden dann exogenem H2O2 ausgesetzt. Die Manipulation der Gpx1-Expression enthielt Überexpression und Silencing. Eine Kontrollgruppe wurde ebenfalls eingeschlossen. Der apoptotische Prozentsatz der Zellen wurde durchflusszytometrisch mit FITC-Annexin V und -Propidiumiodid-Färbung gemessen. Der höchste apoptotische Prozentsatz wurde in Gpx1-ausgeschalteten Chondrozyten beobachtet, gefolgt von der Kontrollgruppe. Der niedrigste apoptotische Prozentsatz wurde in Gpx1-überexprimierenden Zellen präsentiert. Diese Ergebnisse zeigen, dass Gpx1 eine aktive Rolle im zellulären enzymatischen Antioxidationssystem der Chondrozyten besitzt und den zellulären Redoxzustand durch H2O2-Abbau regeln kann. Darüber hinaus kann seine Präsenz in Chondrozyten H2O2-induzierte Apoptose verhindern.
Der Einfluss des Schädelbasiswachstums auf die kraniofaziale Morphologie bleibt bis ins frühe Erwachsenenalter bestehen, da die Synchondrosis spheno-occipitalis bis dahin aktiv bleibt. Diese Studie lokalisiert die Expression von Gpx1 an der Synchondrosis spheno-occipitalis und dokumentiert die Rolle von Gpx1 als Redox-Regler in Chondrozyten.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 22:22
Nur für Besitzer und Autoren: Kontrollseite des Eintrags
Downloadstatistik