FAQ
© 2015 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-30128
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2006/3012/


Entwicklung eines Adipozytenmodells aus einer humanen mesenchymalen Stammzelllinie und dessen molekulare und funktionale Charakterisierung

Prawitt, Janne

pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (6.717 KB) 


SWD-Schlagwörter: Fettgewebe , Lipidstoffwechsel , Insulinresistenz
Freie Schlagwörter (Deutsch): Adipozytendifferenzierung , Zellmodell , Adipositas , mesenchymale Stammzelle
Freie Schlagwörter (Englisch): adipogenic differentiation , adipocyte , cell model , lipid metabolism , insulin resistance
Basisklassifikation: 35.79 , 44.77 , 42.15
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Beisiegel, Ulrike (Prof. Dr. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 14.07.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 02.08.2006
Kurzfassung auf Deutsch: Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde ein Zellmodell für humane Adipozyten durch adipogene Differenzierung einer humanen mesenchymalen Stammzelllinie entwickelt. Die Zellen in verschiedenen Stadien der Differenzierung wurden mithilfe ausgewählter Methoden charakterisiert und funktionale Aspekte untersucht. Im ersten Schritt wurde ein Differenzierungsprotokoll etabliert, durch dessen Anwendung aus der humanen mesenchymalen Stammzelllinie hMSC-Tert Zellen mit typischen Charakteristika reifer Adipozyten generiert werden konnten. Die terminal differenzierten Zellen wiesen einen monolokulären Phänotyp auf, der dem einer primären humanen Fettzelle entsprach. Mittels Expressionsanalysen auf mRNA- und Proteinebene konnten spezifische adipozytäre Marker wie PPARg (Peroxisome Proliferator-activated Receptor), aP2 (Adipocyte Lipid Binding Protein) und Perilipin detektiert und so der biochemische Nachweis der stabilen Differenzierung zu Adipozyten erbracht werden. Die während der Differenzierung stark ansteigende Expression von Proteinen des Lipoproteinstoffwechsels, insbesondere von LRP1 (Low Density Lipoprotein Receptor-related Protein) und Apolipoprotein E, bestätigten eine Verbindung von Lipoprotein- und Adipozytenmetabolismus. Erste differentielle Untersuchungen des Proteoms mithilfe von 2D-Elektrophorese und anschließender MALDI-ToF Analyse konnten keine weiteren adipozytären Marker identifizieren. Der physiologischen Reaktion von Fettgewebe im postprandialen Stoffwechsel entsprechend, wurde eine Insulinsensitivität des entwickelten Adipozytenmodells festgestellt. Dies wurde durch die insulinvermittelte Aktivierung des PI3K/Akt-Signalweges gezeigt, der die metabolischen Wirkungen von Insulin auf zellulärer Ebene vermittelt. Weitere funktionale Untersuchungen ergaben eine hohe basale Glukoseaufnahme in undifferenzierten hMSC-Tert Zellen, die zwar im Verlauf der adipogenen Differenzierung anstieg, aber unbeeinflusst von einem Insulinstimulus der Zelle war. Dieses Ergebnis ist durch das mit quantitativer real time PCR bestimmte Expressionsmuster der Glukosetransporter zu erklären, das für ausdifferenzierte Adipozyten relativ hohe mRNA-Mengen von insulinunabhängigem GLUT1 bei geringen Mengen von insulinabhängigem GLUT4 aufwies. Eine weitere mögliche Ursache kann im Ursprung der Zelllinie aus dem Knochenmark liegen, da sich primäre humane mesenchymale Stammzellen, die zu Adipozyten ausdifferenziert wurden, vergleichbar verhielten. Weiterhin wurde im Verlauf der Differenzierung eine ansteigende Expression von Lipoproteinrezeptoren festgestellt und parallel dazu eine sinkende Aufnahme von Lipoproteinen in die Zellen gemessen. Diese Beobachtung ist mit dem verringerten Bedarf der Zelle an exogenen Lipiden aufgrund intrazellulär wachsender Lipidspeicher vereinbar und impliziert neben der Versorgungsaufgabe weitere Funktionen der Lipoproteinrezeptoren in Adipozyten. Als spezifische Eigenschaft des Fettgewebes konnte in hMSC-Tert Zellen die Sekretion des Peptidhormons Adiponektin gezeigt werden. Bei definierter Änderung der Kulturbedingungen wurde dagegen die Sekretion von Interleukin 6 detektiert. Dieses Zytokin ist mit verantwortlich für die Entstehung der Insulinresistenz. Somit stellt das entwickelte Zellsystem ein valides Modell für humane Adipozyten dar und ist ein gut geeignetes System zur Untersuchung der endokrinen Funktion des humanen Fettgewebes und dessen Regulation.
Kurzfassung auf Englisch: The presented thesis deals with the development of a human adipocyte cell model by adipogenic differentiation of a human mesenchymal stem cell line. Cells of various differentiation stages were characterised and functionally analysed by selected methods. In the first step, a differentiation protocol was established which, when applied to the mesenchymal stem cell line hMSC Tert, generated cells with typical properties of adipocytes. Terminally differentiated cells exhibit a monolocular phenotype which corresponds to that of a primary human adipose cell. The expression of specific adipocyte markers e.g. PPARg (peroxisome proliferator-activated receptor), aP2 (adipocyte lipid binding protein) and perilipin was detected on mRNA and protein level. These results presented biochemical proof of the successful differentiation into adipocytes. The increase of proteins of lipoprotein metabolism during differentiation, especially LRP1 (low density lipoprotein receptor-related protein) and apolipoprotein E, confirmed the connection of lipoprotein and adipocyte metabolism. A first differential proteom analysis by means of 2D gel electrophoresis and subsequent MALDI-Tof analysis could not lead to the identification of further adipocyte markers. According to the physiological reaction of adipose tissue in the postprandial state, the insulin sensitivity of the established adipocyte cell model was proofed. This was shown by insulin-induced activation of the PI3K/Akt-signaling pathway which mediates the metabolic effects of insulin on the cellular level. Further functional studies showed a high basal glucose uptake in undifferentiated hMSC Tert cells, which increased during adipogenic differentiation but was unaffected by an insulin stimulus. This result might be explained by the expression pattern of glucose transporters, determined by quantitative real time PCR, which revealed high mRNA amounts for the insulin-independent GLUT1 and low amounts for the insulin-dependent GLUT4 in fully differentiated adipocytes. Another possible reason could be the origin of the hMSC Tert cells from bone marrow, since primary human mesenchymal stem cells that were differentiated to adipocytes showed a comparable behaviour. During differentiation an increase in lipoprotein receptor expression was detected parallel to a decreasing uptake of lipoproteins into the cells. This observation corresponds with the reduced need of the cells for exogenous lipids due to expanding intracellular lipid storages. It further implies a function of the lipoprotein receptors in adipocytes other than supplying the cells with lipids. As a specific feature of an adipocyte the secretion of the peptide hormone adiponectin was measured. A defined alteration in the culture conditions resulted in the secretion of interleukin 6, which is in part responsible for the development of insulin resistance. In summary, the developed cell system is a valid model for human adipocytes and is an appropriate system to study the endocrine function of human adipose tissue and its regulation.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende