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dc.contributor.advisor Ramadori, Giuliano Prof. Dr. Dr. h.c. de
dc.contributor.author Naz, Naila de
dc.date.accessioned 2012-04-16T14:55:26Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:50:38Z de
dc.date.issued 2012-02-09 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AE45-8 de
dc.description.abstract Akute-Phase ist klinisch durch homöostatische Veränderungen wie Schläfrigkeit, adinamia, Fieber, Muskelschwäche und Leukozytose gekennzeichnet. Dramatische Veränderungen im Eisenstoffwechsel unter Akute-Phase-Bedingungen beobachtet. Unter den Bedingungen induzieren nicht-hepatischen Gewebeschäden, sinkt Serumeisenspiegels. Die Leber ist das zentrale Organ für Eisenhomöostase unter physiologischen Bedingungen. Allerdings erfordert auch Eisen Gehirn für höhere metabolische Arbeit unter Stressbedingungen. Der genaue Mechanismus, und die Veränderungen der Genexpression und Lokalisierung der Proteine in der Eisen-Regulation beteiligt sind noch nicht vollständig geklärt. Aktuelle Studie sollte die Ausdrucksmittel Änderungen und unterschiedliche Lokalisation der Eisentransportproteine zu vergleichen, Transferrin-Rezeptor (TfR) -1 und 2, divalenten Metallions transpoter-1 (DMT-1) und Ferroportin-1 (FPN-1) in Ratten Leber, Gehirn und Milz während der Akutphase-Antwort auf experimentelle Gewebeschädigung. Schädigung der Muskulatur wurde durch Injektion von Terpentinöl (TO) in Hinterbeine von Ratten und Mäusen (Wildtyp und IL-6-Knock-out) induziert. Serum, Leber, Gehirn und die Milz entfernt. Serum und Gewebe wurden für Eisen Messung verwendet. Darüber hinaus wurden die Gewebe durch RT-PCR, immunobloting und immunhistochemische Analyse bewertet. Rattenhepatozyten wurden mit Zytokinen stimuliert und lysiert, um Protein-und RNA zu bekommen. Als Ergebnis der Verabreichung an der Stelle der Verletzung, der Muskel, mRNA-Menge von Akutphase Zytokine (IL-6, IL-1β und TNF-α) statistisch signifikant mit der höchsten Expression von IL-6. In ähnlicher Weise, in der Leber, eine Erhöhung der Genexpression von IL-1β und TNF-α jedoch beobachtet wurde, wurden keine signifikanten Veränderungen der IL-6-Gen-Expression zeigten. Außerdem im Gehirn die mRNA Expression von IL-6 und TNF-α während hochreguliert wurde, zeigte IL-1 β Herunterregulation. In der Leber und im Gehirn, eine Hochregulation von HO-1 (positive Akute-Phase-Protein)-Expression beobachtet wurde. Serum-Eisenkonzentration deutlich zurückgegangen, nachdem TO-Administration mit einem progressiven Anstieg der Leber (signifikant) und Gehirn (nicht signifikante) Eisenkonzentration. Darüber hinaus für Leber wurde eine Zunahme von cytoplasmatischen und eine noch stärkere Erhöhung der nuklearen Eisenkonzentration beobachtet. Allerdings verringerte sich die Milz Eisen-Konzentration während des Studiums. In der Leber-mRNA Menge FPN-1-, FPN-1-a, FPN-1-b, HFE-zeigte Hemojuvelin-und hephastin-Gene eine schnelle Abnahme. Hepcidin, DMT-1, Transferrin und TfR1, TFR2, Ferritin H und L-Ferritin-Gen-Expression wurde erhöht. Immunobloting bestätigt die Änderungen auf mRNA beobachtet, was auf eine Zunahme der Proteinmenge aus Eisen Einführer (Tf, TfR1, TFR2 und DMT-1) und eine Abnahme der Eisen-Export-Protein die Menge (FPN-1 und hephastin) mit einer fast verminderte Expression der FPN- 1 von 24 Uhr von April Im Gehirn, mit einem Unterschied in der Größe, wurden die mRNA-Ausdrucks-Änderungen Tf, TfR1, TFR2, Hepcidin, FPN-1, H-Ferritin, Ferritin L und IRPs vergleichbar mit der von der Leber. Allerdings war DMT-1 leicht herunterreguliert. In der Milz, wurde eine rasche Abnahme der FPN-1, FPN-1-a, FPN-1-b, DMT-1, Tf, TfR1, TFR2 Genexpression mit einem Anstieg der Hepcidin Genexpression beobachtet. Die Veränderungen in hephastin, HFE, waren Hemojuvelin Transkript nicht signifikant. Durch Immunhistologie eine reichliche Expression TfR1 wurde in der Membran der Leber und Milz, im Gegensatz zu, fast nur, nukleare Expression TfR1 im Hirngewebe. In vitro-Experimente bestätigt TfR1 membranöse Expression von Proteinen in den Leberzellen, während nukleare und zytoplasmatische leicht TfR1-Protein wurde in Hirnzellen nachweisbar. DMT-1 und TFR2 Protein wurde vor allem auf die Zellkerne der Leber, Gehirn und Milz lokalisiert. In ähnlicher Weise in Leber und Gehirn FPN-1 wurde zu den Kernen der Zellen lokalisiert Erwägung, in der Milz FPN-1 zeigte eine starke Expression Membran. Immunhistochemischen Ergebnisse wurden durch Western-Blot-Analyse von Lebergewebe fraktionierten Proteinen bestätigt. RT-PCR an Gesamt-RNA aus Lebergewebe zeigte eine signifikant erhöhte Expression eines von Eisen abhängig cytoplasmatisches Enzym; Ribonucleotid-Reduktase (RNR) und eine nukleare DNA Replikation beteiligt sind; Cyclin E. Der Anstieg der Cyclin E Expression wurde bei Proteinebene durch bestätigt mittels Immunhistochemie und Western Blot-Analyse. In Wildtyp-Mäusen, RT-PCR eine Herunterregulation der FPN-1 demonstriert, FPN-1-a und FPN-1-b während Hepcidin Genexpression hochreguliert wurde. In IL-6-Knockout-Mäusen die Änderungen in FPN-1 wurden FPN-1-a, FPN-1-b und Hepcidin Genexpression weniger ausgeprägt. Western Blot-Analyse von Wildtyp-Mäusen zeigte eine frühe Herunterregulation der FPN-1-Protein-Expression, die fast bei 24h (wie es für Rattenleber beobachtet) wurde verringert. In IL-6-Knockout-Mäusen zeigten FPN-1-Protein eine geringe Neigung der Herabregulation. RT-PCR von Zytokin (IL-6, IL-β und TNF-α) behandelt Rattenhepatozyten zeigten eine Hochregulation von Hepcidin Genexpression während FPN-1 war herunterreguliert. Diese Veränderungen waren deutlicher nach IL-6-Behandlung. Western Blot-Analyse von IL-6 behandelten Hepatozyten zeigten eine Zunahme von α2-Makroglobulin (große positive Akute-Phase-Protein), während Albumin (größere negative Akute-Phase-Protein) und FPN-1 (die Eisen-Export-Protein) waren herunterreguliert. Aus der vorliegenden Arbeit schließen wir, dass im Rattenmodell der sterilen Abszess-induzierte systemische Akute-Phase-Reaktion, die Veränderungen der Genexpression der wichtigsten Proteine im Eisenstoffwechsel findet in der Leber beteiligt sind qualitativ ähnlich zu denen im Gehirn beobachtet, möglicherweise von lokal produzierten Akute-Phase-Zytokine. Der Eisengehalt in der Leber und Gehirn erhöht zusammen mit der Expression von TfR1. Darüber hinaus verhält Leber als "Schwamm" für Eisen unter akuten Phase Bedingungen und FPN-1 verhält sich als Nuklear-negativen Akute-Phase-Protein in Ratten-Hepatozyten vergleichbar hauptsächlich durch IL-6 vermittelt. Diese Veränderungen könnten Eisen Retention in Hepatozyten während der Akute-Phase-Situation zu erklären. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ de
dc.title Comparison of expression pattern and localization of iron transport proteins in rat liver, brain and spleen during acute phase response:invivo and invitro studies de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Vergleich der Expressionsmuster und Lokalisierung von Eisentransportproteine Ratte in Leber, Gehirn und Milz während der Akutphase-Antwort: In-vivo-und In-vitro-Studien de
dc.contributor.referee Wienands, Jürgen Prof. Dr. de
dc.date.examination 2012-01-12 de
dc.subject.dnb 570 Biowissenschaften, Biologie de
dc.description.abstracteng Acute phase is clinically characterized by homeostatic alterations such as somnolence, adinamia, fever, muscular weakness and leucocytosis. Dramatic changes in iron metabolism are observed under acute-phase conditions. Under conditions inducing non-hepatic tissue damage, serum iron level decreases. Liver is the central organ for iron homeostasis under physiological conditions. However, brain also requires iron for higher metabolic work under stress conditions. The exact mechanism and the changes of the gene expression and localization of the proteins involved in the iron regulation are not yet fully clarified. Current study aimed to compare the expressional changes and differential localization of the iron transport proteins; Transferrin receptor (TfR)-1 and 2, divalent-metal-transpoter-1 (DMT-1) and ferroportin-1(Fpn-1) in rat liver, brain and spleen during acute phase response due to experimental tissue damage. Muscle damage was induced by injecting turpentine-oil (TO) in hind limbs of rat and mice (wild type and IL-6 knock-out). Serum, liver, brain and spleen were removed. Serum and tissues were used for iron measurement. Moreover, tissues were evaluated by RT-PCR, immunobloting and immunohistochemical analysis. Rat hepatocytes were stimulated with cytokines and lysed to get protein and RNA. As a result of TO administration, at the site of injury; the muscle, mRNA amount of acute phase cytokines (IL-6, IL-1β and TNF-α) increased significantly with the highest expression of IL-6. Similarly, in the liver, an increase in gene expression of IL-1β and TNF-α was observed however, no significant changes in IL-6 gene expression were observed. Moreover, in the brain the mRNA expression of IL-6 and TNF-α was upregulated whereas, IL-1 β showed downregulation. In the liver and brain, an upregulation of HO-1(positive acute phase protein) expression was observed. Serum iron concentration decreased significantly after TO-administration with a progressive increase in liver (significant) and brain (non-significant) iron concentration. Furthermore, for liver, an increase of cytoplasmic and an even stronger increase of nuclear iron concentration was observed. However, the spleen iron concentration decreased during the course of study. In liver, mRNA amount of Fpn-1-, Fpn-1-a, Fpn-1-b, HFE-, hemojuvelin-, and hephastin-genes showed a rapid decrease. Hepcidin, DMT-1, transferrin and TfR1, TfR2, ferritin H and ferritin L gene-expression was increased. Immunobloting confirmed the changes observed at mRNA indicating an increase in protein amount of iron importers (Tf, TfR1, TfR2 and DMT-1) and a decrease in iron export protein s amount (Fpn-1 and hephastin) with an almost diminished expression of Fpn-1 by 24h of APR. In brain, with a difference in magnitude, the mRNA expressional changes of Tf, TfR1, TfR2, hepcidin, Fpn-1, ferritin H, ferritin L and IRPs were comparable to that of the liver. However, DMT-1 was slightly downregulated. In spleen, a rapid decrease of Fpn-1, Fpn-1-a, Fpn-1-b, DMT-1, Tf, TfR1, TfR2 gene expression was observed with an increase in hepcidin gene expression. However, the changes in hephastin, HFE, hemojuvelin transcript were non-significant. By means of immunohistology, an abundant expression of TfR1 was detected in the membrane of the liver and spleen, in contrast to, almost only, nuclear expression of TfR1 in the brain tissue. In vitro experiments confirmed TfR1 membranous protein expression in the liver cells whereas nuclear and slightly cytoplasmic TfR1-protein was detectable in brain cells. DMT-1 and TfR2 protein was mainly localized to the cell nuclei of liver, brain and spleen. Similarly, in liver and brain Fpn-1 was localized to the nuclei of cells whereas, in spleen Fpn-1 showed a strong membrane expression. Immunohistochemical results were further confirmed by western blot analysis of liver tissue fractionated proteins. RT-PCR of total RNA from liver tissue showed a significant upregulation of an iron dependent cytoplasmic enzyme; ribonucleotide reductase (RNR) and a nuclear enzyme involved in DNA replication; cyclin E. The increase in cyclin E expression was further confirmed at protein level by means of immunohistochemistry and western blot analysis. In wild type mice, RT-PCR demonstrated a downregulation of Fpn-1, Fpn-1-a and Fpn-1-b whereas hepcidin gene expression was upregulated. However, in IL-6 knock-out mice the changes in Fpn-1, Fpn-1-a, Fpn-1-b and hepcidin gene expression were less pronounced. Western blot analysis of wild type mice showed an early downregulation of Fpn-1 protein expression which was almost diminished at 24h (as was observed for rat liver). However, in IL-6 knockout mice, Fpn-1 protein showed a slight tendency of downregulation. RT-PCR of cytokine (IL-6, IL-β and TNF-α) treated rat hepatocytes showed an upregulation of hepcidin gene expression while Fpn-1 was downregulated. These changes were more evident after IL-6 treatment. Western blot analysis of IL-6 treated hepatocytes showed an increase of α2-macroglobulin (major positive acute phase protein) while albumin (major negative acute phase protein) and Fpn-1 (the iron export protein) were downregulated. From the present work, we conclude that in the rat model of the sterile abscess-induced systemic acute phase response, the changes of gene expression of the main proteins involved in iron metabolism taking place in the liver are qualitatively similar to those observed in brain possibly by locally produced acute-phase cytokines. The iron content in the liver and brain increased together with the expression of TfR1. Moreover, liver behaves as a sponge for iron under acute phase conditions and Fpn-1 behaves as a nuclear-negative acute-phase-protein in rat hepatocytes comparable to mediated mainly by IL-6. These changes could explain iron retention in hepatocytes during acute-phase-situation. de
dc.contributor.coReferee Walter, Lutz Prof. Dr. de
dc.subject.topic Biology (incl. Psychology) de
dc.subject.ger Leber de
dc.subject.ger Hepatozyten de
dc.subject.ger Kupffer-Zellen de
dc.subject.ger Gehirn de
dc.subject.ger Eisen de
dc.subject.ger Transferrin-Rezeptors de
dc.subject.ger Ferroportin de
dc.subject.ger Kernenergie de
dc.subject.ger Immunoexpression akuten Phase de
dc.subject.ger Milz de
dc.subject.ger zweiwertiges Metall Transportør de
dc.subject.ger HepG2-Zellen de
dc.subject.ger Zellen gliobtaso de
dc.subject.eng Liver de
dc.subject.eng Hepatocytes de
dc.subject.eng Kupffer cells de
dc.subject.eng Brain de
dc.subject.eng Iron de
dc.subject.eng Transferrin receptor de
dc.subject.eng Ferroportin de
dc.subject.eng Nuclear de
dc.subject.eng Acute phase de
dc.subject.eng Spleen de
dc.subject.eng Divalent Metal Transportor de
dc.subject.eng HepG2 cells de
dc.subject.eng gliobtasoma cells de
dc.subject.eng Immunoexpression de
dc.subject.bk 42.13 Molekularbiologie de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3362-0 de
dc.identifier.purl webdoc-3362 de
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät inkl. Psychologie de
dc.subject.gokfull WF000 de
dc.identifier.ppn 689591721 de

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