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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-93795
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2018/9379/


Charakterisierung und Isoform-abhängige Funktionsuntersuchung des Apolipoprotein E in Mikroglia-Zellen im Kontext der Alzheimer-Erkrankung

Characterization and Isoform-dependent Investigation of the Apolipoprotein E in Microglia Cells in Context of Alzheimer’s Disease

Muth, Christiane

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SWD-Schlagwörter: Mikroglia , Alzheimerkrankheit , Apolipoprotein E , Zellmigration , Phagozytose , Morphologie <Biologie>
Freie Schlagwörter (Deutsch): Neurodegenerative Erkrankung , Hauptrisikofaktor , ApoE4
Basisklassifikation: 42.13 , 42.15 , 44.45 , 44.47 , 44.90
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Glatzel, Markus (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 26.10.2018
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 05.11.2018
Kurzfassung auf Deutsch: Die Alzheimer Erkrankung (AD, engl.: alzheimer’s disease) ist die häufigste Form der Demenz und wird zu einem immer größer werdenden Problem in unserer überalterten Gesellschaft. Aktuelle Therapien richten sich gegen die AD spezifischen Amyloid-ß-Plaques (AßPlaques), verzögern den Krankheitsverlauf jedoch nicht. Neue Untersuchungen konnten die Bedeutung der Mikroglia-Zellen im Erkrankungsprozess in den Fokus der AD stellen. Es wurde gezeigt, dass Mikroglia während der AD-Pathogenese einen krankheitsspezifischen Phänotyp entwickeln, welcher die AD-Progression unterstützt. Das Apolipoprotein E (ApoE) mit der Isoform E4, dem Hauptrisikofaktor an AD zu erkranken, könnte in diesem Phänotypwechsel eine entscheidende Rolle spielen. Eine potentielle ApoE-spezifische Mikroglia-Dysregulation sollte in der vorliegenden Arbeit näher betrachtet werden.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst die Charakterisierung von ApoE in der murinen Mikroglia-Zelllinie N9. Hierfür wurden mögliche Stimulatoren der ApoE-Expression untersucht und dessen Einfluss auf die mikrogliale Migration bestimmt. Die Kolokalisationsstudien von ApoE demonstrierten, dass dieses Protein vermutlich im Endoplasmatisches Retikulum (ER) synthetisiert, über den Golgi transportiert und teilweise in den Lysosomen degradiert wird. Anschließend erfolgte die Untersuchung ApoE-Isoformabhängiger Veränderungen in der Physiologie von Mikroglia-Zellen. Die Isoform ApoE4 beeinflusste sowohl die Morphologie als auch die Migration und Phagozytose von N9-Zellen. Diese ApoE4-abhängige Veränderung des Mikroglia-Verhaltens könnte zum krankheitsbedingten Phänotyp beitragen, welcher vor allem in neurodegenerativen Erkrankungen von Bedeutung ist. Abschließend wurde die potentielle Rolle von ApoE als Transkriptionsfaktor untersucht. Es konnte eine Bindung von ApoE an die Promotorbereiche verschiedener Gene demonstriert werden, welche darüber hinaus zu einer Zunahme der Promotoraktivität führte. Die durchgeführten Experimente konnten zeigen, dass ApoE als Transkriptionsfaktor verschiedene Signaltransduktionswege von Mikroglia-Zellen regulieren und somit die Ausbildung des krankheitsassoziierten Phänotyps auf transkriptionaler Ebene unterstützen könnte. Des Weiteren konnte ein spezifisches intrazelluläres ApoE-Fragment identifiziert werden, welches möglicherweise als Transkriptionsfaktor in N9-Mikrogliazellen fungiert.
Die in dieser Arbeit identifizierte spezifische Dysregulation von Mikroglia-Zellen durch ApoE4 sowie die putative Funktion von ApoE als Transkriptionsfaktor zeigt die intrinsische Bedeutung dieses Proteins, welche vermutlich eine wichtige Rolle in neurodegenerativen Erkrankungen spielt.
Kurzfassung auf Englisch: Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia and is becoming an increasing problem in our overaged society. Current therapies are targeting the AD specific amyloid-β plaques (Aβ-plaques), but do not delay the course of the disease. New investigations are able to focus the importance of microglial cells in the disease process of AD. It has been shown that microglia develop a disease-specific phenotype during AD pathogenesis, which supports AD progression. The Apolipoprotein E (ApoE) with their isoform E4, the major genetic risk factor for developing AD, could play a crucial role in this phenotypical change. A potential ApoE-specific microglia dysregulation should be considered in the present work.
The aim of this thesis was the characterization of ApoE in the murine microglia cell line N9. For this purpose, possible stimulators of ApoE expression were investigated and their influence on microglial migration were determined. The colocalization studies of ApoE demonstrated that this protein is thought to be synthesized in the endoplasmic reticulum (ER), transported across the Golgi, and partially degraded in the lysosomes. Subsequently, the study of ApoE isoform-dependent changes in the physiology of microglial cells was carried out. The isoform ApoE4 altered both the morphology and the migration as well as the phagocytosis of N9 cells. This ApoE4-dependent influence of the microglial behavior contributes to the disease-related phenotype, which could be of importance in neurodegenerative diseases. Finally, the potential role of ApoE as a transcriptional factor was investigated. A binding of ApoE to the promoter regions of different genes could be demonstrated, which also increased the promoter activity. The experiments demonstrated that ApoE, as a transcription factor, could regulate different signal transduction pathways of microglial cells and thus support the development of the disease-associated phenotype at the transcriptional level. Furthermore, a specific intracellular ApoE fragment could be identified, which presumably functions as a transcription factor in N9 microglia cells.
The specific dysregulation of microglial cells by ApoE4 as well as the putative function of ApoE as a transcriptional factor identified in this work demonstrated the intrinsic importance of this protein, which may play an important role in neurodegenerative diseases.

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