dc.contributor.advisor | Hardeland, Rüdiger Prof. Dr. | de |
dc.contributor.author | Ponce, María Laura | de |
dc.date.accessioned | 2012-05-16T12:08:54Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:50:42Z | de |
dc.date.issued | 2005-09-02 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B617-F | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1298 | |
dc.description.abstract | Mit dem Alter tritt sowohl am langen Knochen als
auch an der Wirbelsäule ein Knochenmasseverlust ein.
Vom klinischen Standpunkt aus betrachtet, kann dieser
Knochenmasseverlust beim Menschen in einem unter dem
Namen Altersosteoporose bekannten Krankheitsbild
resultieren. Hierbei ist seit Jahren bekannt, daß eine
Abnahme des Knochenvolumens im Rahmen der
Alterosteoporose mit einer Zunahme des Fettgewebes im
Knochenmark einhergeht. Zur Erklärung dieses Phänomens
wird die Hypothese aufgestellt, daß die Osteoblasten in
Adipozyten transdifferenziert werden. Ziel dieser
Arbeit war es, die in vitro Regulation der Plastizität
von Osteoblasten und Osteoblastensubpopulationen zu
untersuchen. Dafür wurde ein gut charakterisiertes
humanes Differenzierungsmodell primärer Osteoblasten
(pHOB) verwendet. Die osteoblastäre Differenzierung
wurde anhand der Expression von Kollagen-I, AP, OC
sowie von Mineralisationskernen nachgewiesen. Die
Untersuchung der adipozytären Differenzierungskapazität
erfolgte durch den Nachweis der Expression von PPARγ2,
LPL sowie von Lipidvakuolen. BMP-2 und TGF-β1 sind
Zytokine, denen in einer autokrinen/ parakrinen Form
eine essentielle Rolle in der lokalen Knochenhomöostase
zugeschrieben wird. Diese sind auch in der Lage in
vitro die osteoblastäre Differenzierung mesenchymaler
Zellen zu fördern. Hier sollte die modulierende
Wirkungen von BMP-2 und TGF- 1 auf die Adipogenese
während der Differenzierung von pHOB Zellen untersucht
werden. Zunächst wurde ein eventueller Einfluss von
verschiedenen BMP-2-Konzentrationen auf die Expression
adipozytärer Marker in pHOB Zellen untersucht. Hierbei
wurde ein Anstieg der Genexpression des adipozytären
Transkriptionsfaktors PPARγ2 unter der geringsten Dosis
(50 ng/ ml) von BMP-2 nachgewiesen. Ein weiterer
Schwerpunkt dieser Arbeit war die Untersuchung der
Plastizität homogener pHOB-Subpopulationen, die mittels
MACS gewonnen wurden. Hierbei erfolgten diese Versuche
an AP-negativen Zellen, da diese eine frühe
Differenzierungsstufe der Osteoblasten
(Osteoprogenitoren oder Präosteoblasten) darstellen und
somit für die Untersuchung der weiteren Differenzierung
geeignet sind. Dabei sollte die adipozytäre
Differenzierungskapazität während der osteoblastären
Entwicklung AP-negativer Zellen und die modulierende
Wirkung von BMP-2 und TGF-β1 näher untersucht werden.
Die AP-negativen Zellen waren in der Lage sich im
Zeitraum von 7 Tagen sowohl unter Stimulation mit
entweder TGF-β1 oder BMP-2 zum reifen Osteoblasten zu
entwickeln, gezeigt durch die Induktion der
AP-Aktivität sowie eine starke Zunahme der
OC-Sekretion. Parallel dazu wurde eine Induktion der
Genexpression von PPARγ2 und LPL unter Einfluß von
BMP-2 nachgewiesen. Die Induktion des adipozytären
Phänotyps in den AP-negativen Zellen konnte hingegen
unter Stimulation von TGF-β1 blockiert werden. Die
Etablierung der FACS Sorting Methode erlaubte in dieser
Arbeit die konstitutive Genexpression von PPARγ2 und
LPL zwischen AP-positive und AP-negative
Subpopulationen der gleichen Patienten/ Kulturen zu
vergleichen. Hierbei wiesen die AP-positiven Zellen
verglichen mit der AP-negativen Fraktion eine
wesentlich höhere konstitutive LPL Genexpression auf.
Bezüglich der PPARγ2-mRNA konnte hier dokumentiert
werden, daß PPAR&gamma:2 sowohl von AP-negativen
als auch von AP-positiven Zellen ähnlich exprimiert
wird. Die in den AP-negativen Zellen nachgewiesenen
Effekte von BMP-2 und TGF-β1 wurden in pHOB Zellen
durch die Untersuchung der endgültigen Phase der
Differenzierung von Osteoblasten und Adipozyten
bestätigt. Es wurde nachgewiesen, daß die starke
Induktion der OC-Sekretion die sowohl von BMP-2 als
auch von TGF-β1 hervorrufen wurde, langfristig einen
Mineralisationsprozess auslöste. Auch die
stimulatorischen Effekte von BMP-2 auf die
Genexpression von PPARγ2 und LPL äußerten sich
langfristig in der Förderung der späteren
Entwicklungsphase von Adipozyten. Die supprimierende
Wirkung von TGF-β1 auf die Genexpression von PPARγ2 und
LPL wurde hier auch zu einem späteren Zeitpunkt der
Adipozytendifferenzierung bestätigt. Mittels
Immunogoldzytochemie wurde die Coexpression
adipozytärer und osteoblastärer Markerproteine in pHOB
Zellen unter Einfluß von BMP-2 nachgewiesen. Die
elektronenmikroskopische Untersuchung bestätigte, daß
in sekretorisch aktiven Osteoblasten, die OC und AP
exprimieren, gleichzeitig eine Expression von PPARγ2
und LPL, stattfindet. Hierbei wurde erstmals eine
parallele Induktion osteoblastärer und adipozytärer
Marker unter Einfluß von BMP-2 auf Einzelzellebene in
pHOB Zellen beschrieben. In dieser Arbeit ist es
gelungen die unterschiedliche Wirkung von BMP-2 und
TGF-β1 auf beide Differenzierungsprozesse, Adipogenese
und Osteoblastogenese, in pHOB Zellen mit verschiedenen
Methoden darzustellen und bis zur Einzelzellebene zu
überprüfen. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | ger | de |
dc.rights.uri | http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html | de |
dc.title | Untersuchung der Differenzierungskapazität von Osteoblasten und Osteoblastensubpopulationen in vitro und ihre Beeinflussung durch verschiedene Wuchsfaktoren | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | In vitro differentiation potential of primary human osteoblasts subpopulations. Expression of adipocytic and osteoblastic markers | de |
dc.contributor.referee | Hardeland, Rüdiger Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2005-06-28 | de |
dc.subject.dnb | 500 Naturwissenschaften allgemein | de |
dc.description.abstracteng | Knowledge of the basic mechanisms controlling
osteogenesis and adipogenesis might provide new
insights into the prevention of osteoporosis and
age-related osteopenia. In this study, magnetic cell
sorting and FACS sorting were employed to obtain
primary human osteoblast populations based on
alkaline-phosphatase (AP) expression. AP negative human
osteoblasts represented an early differentiated
population and expressed low levels of adipocytic
markers. Under osteogenic conditions these cells
expressed the mature osteoblastic phenotype as
demonstrated by increased AP-activity and osteocalcin
secretion. This was accompanied by increased expression
of adipocytic gene markers such as peroxisome
proliferator-activated receptor-γ2, lipoprotein lipase
and fatty acid binding protein. The induction of
adipocytic markers was blocked by transforming growth
factor-β1 and promoted by bone morphogenetic protein
(BMP-2). Adipocytic markers were more strongly
expressed in AP positive than in AP negative cells
under standard conditions, confirming that committed
osteoblasts exhibit greater adipogenic potential than
an early differentiated population. The effects of
BMP-2 on the terminal osteoblast and adipocyte
differentiation were confirmed by the induction of
mineralized nodules and the formation of cytoplasmic
lipid vacuoles. We also provide evidence for a
concomitant expression of both osteogenic and
adipogenic markers proteins in the same cell under
osteogenic conditions including BMP-2. | de |
dc.contributor.coReferee | Schürmann, Friedrich-Wilhelm Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Mathematics and Computer Science | de |
dc.subject.ger | BMP | de |
dc.subject.ger | TGF | de |
dc.subject.ger | Osteoblasten | de |
dc.subject.ger | Adipozyten | de |
dc.subject.ger | Transdifferenzierung | de |
dc.subject.ger | Plastizität | de |
dc.subject.ger | alkalische Phosphatase | de |
dc.subject.ger | Osteokalzin | de |
dc.subject.ger | Osteoporose | de |
dc.subject.ger | Osteoblastendifferenzierung | de |
dc.subject.ger | primäre humane Osteoblasten | de |
dc.subject.ger | Coexpression | de |
dc.subject.ger | PPAR | de |
dc.subject.ger | LPL | de |
dc.subject.eng | BMP | de |
dc.subject.eng | TGF | de |
dc.subject.eng | osteoblasts | de |
dc.subject.eng | adipocytes | de |
dc.subject.eng | transdifferentiation | de |
dc.subject.eng | Plasticity | de |
dc.subject.eng | alkaline phosphatase | de |
dc.subject.eng | osteocalcin | de |
dc.subject.eng | Osteoporosis | de |
dc.subject.eng | osteoblastic markers | de |
dc.subject.eng | primary human osteoblasts | de |
dc.subject.eng | PPAR | de |
dc.subject.eng | LPL | de |
dc.subject.bk | 42 Biologie | de |
dc.subject.bk | 42.15 Zellbiologie | de |
dc.subject.bk | 44 Medizin | de |
dc.subject.bk | 44.68 Gerontologie | de |
dc.subject.bk | Geriatrie | de |
dc.subject.bk | 44.37 Physiologie | de |
dc.subject.bk | 44.03 Methoden und Techniken der Medizin | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-14-6 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-14 | de |
dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
dc.subject.gokfull | W Biologie | de |
dc.subject.gokfull | WH Cytologie | de |
dc.subject.gokfull | Histologie | de |
dc.subject.gokfull | Zellbiologie | de |
dc.subject.gokfull | Zellkultur | de |
dc.subject.gokfull | Zytologie | de |
dc.subject.gokfull | WH 100 Cytologische Methoden | de |
dc.subject.gokfull | WHF 200 Zelldifferenzierung | de |
dc.subject.gokfull | Zellstoffwechsel und -differenzierung | de |
dc.subject.gokfull | WHM 000 Cytohistochemie | de |
dc.subject.gokfull | Zyto-und Histochemie | de |
dc.identifier.ppn | 50163228X | de |