Regulation der Dual-leucine-zipper-kinase (DLK) durch "prädiabetische" Signale in endothelialen HUVEC-Zellen und die Bedeutung der DLK für die Angiogenese in einem Mausmodell
Regulation of dual-leucine-zipper-kinase (DLK) by prediabetic signals in endothelial HUVEC-cells and the role of DLK in angiogenesis in a mouse model
by Julia Meike Krebs
Date of Examination:2013-12-04
Date of issue:2013-11-21
Advisor:Prof. Dr. Elke Oetjen
Referee:Prof. Dr. Katrin Schäfer
Referee:Prof. Dr. Patricia Virsik-Köpp
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Name:Endfassung groß 2013-11-18kd.pdf
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Format:PDF
Abstract
English
Diabetes mellitus and its serious effects on veins and arterys are a major problem in todays society. Important aspects of the disease are microangiopathy and macroangiopathy, which may lead to stroke or death. It is known, that proinflammatory cytokines like TNFα are involved in the development of diabetes mellitus. TNFα leads to an activation of DLK and its downstream kinase JNK. This leads to apoptosis in betacells. This research study investigated the role and regulation of the DLKin human umbilical vein endothelial cells. Furthermore the angiogenesis in diet-induced obesity was analysed. Immunohistochemical analysis revealed the expression of DLK in the endothelium and smooth muscle cells of human aorta. To study the activation of DLK, immonoblot analysis using an antibody detecting on Ser-302 phosphorylated DLK was employed. Treatment of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) with TNFα increased the phosphorylation of DLK and its downstream kinase JNK. Incubation the cells with VEGF or leptin did not induce the phosphorylation of DLK or JNK. Additional treatment with the JNK inhibitor, SP600125 decreased TNFα-induced JNK and DLK phosphorylation, indicating that in HUVECs activation of JNK contributes to DLK activity. The investigations indicate, that the regulation of DLK by TNFα may point to an important therapeutic approach of endothelial dysfunction. The knockout of one DLK allel leads to a significant, measurable difference in the revascularization after ischemia. In conlusion it can be stated that the regulation of DLK by TNFα is an important factor to the development of endothelial dysfunction and in addition DLK plays a keyrole in revascularization after ischemia.
Keywords: DLK; Angiogenesis; HUVECs; prediabetic signals
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Diabetes mellitus und seine schwerwiegenden Folgen im Gefäßsystem stellen ein großes Problem der heutigen Gesellschaft dar. Ein wichtiger Aspekt der Erkrankung sind die Mikro- und Makroangiopathien, die im schlimmsten Fall zum Apoplex oder Tod führen.
Es existieren bereits Hinweise, dass proinflammatorische Zytokine wie TNFα an der Entstehung des Diabetes mellitus beteiligt sind. TNFα führt zu einer Aktivierung der DLK und ihrer untergeordneten Kinase JNK, was in Betazellen zur Apoptose führt. In der vorliegenden Arbeit sollte die Rolle und Regulation der DLK in Gefäßzellen untersucht werden. Zusätzlich wurde die Angiogenese bei diät-induzierter Adipositas und Diabetes melitus in einem Mausmodell untersucht.
Immunhistochemische Untersuchungen zeigen, dass die DLK in Endothelien und in glatten Muskelzellen der Aorta exprimiert wird. Um die Aktivierung und somit die Phosphorylierung der DLK zu untersuchen, wurde ein spezieller Antikörper, der an S-302 der DLK bindet, bei der Immunoblotanalyse verwendet. Eine Phosphorylierung an S-302 entspricht einer Aktivierung der DLK. Eine Behandlung von humanen Endothelzellen aus der Nabelschnurvene (HUVECs) mit TNFα zeigen eine Phosphorylierung der DLK und ihrer untergeordneten Kinase JNK. Eine Aktivierung durch Leptin oder dem vaskulären Wachstumsfaktor (VEGF) konnte hingegen nicht gezeigt werden. Zusätzlich zeigt eine Behandlung mit dem JNK-Inhibitor SP600125 eine verminderteTNFα-induzierte DLK- und JNK-Phosphorylierung, was zu der Annahme führt, dass in HUVECs die Aktivierung von JNK zu einer Phosphorylierung der DLK führt.
Die Untersuchungen im Tiermodell lieferten Hinweise, dass die Regulation von TNFα ein entscheidender therapeutischer Ansatzpunkt bei der Entstehung endothelialer Dysfunktion darstellt. Es wurde gezeigt, dass das Ausschalten nur eines Allels der DLK einen messbaren Unterschied in Zusammenhang mit früher Kollateralbildung nach Ischämie erbringt.
In Zusammenschau der vorliegenden Ergebnisse kann festgestellt werden, dass die Regulation der DLK durch TNFα in endothlialen Zellen einen wichtigen Aspekt in der Entwicklung der endothelialen Dysfunktion darstellt und dass die DLK als kollateralfördernde Kinase eine wichtige Rolle in der Revaskularisierung nach Ischämie spielt.
Schlagwörter: DLK; Angiogenese; HUVECs; Diabetes mellitus; endotheliale Dysfunktion