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dc.contributor.advisor Neher, Erwin Prof. Dr. de
dc.contributor.author Rose, Tobias de
dc.date.accessioned 2012-05-16T12:12:48Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:50:34Z de
dc.date.issued 2006-07-04 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B6DF-F de
dc.description.abstract Eines der ersten Ereignisse in der Entwicklung von Diabetes des Typs 2 ist eine verringerte Kapazität der β-Zellen des Pankreas, Insulin als Antwort auf eine Stimulation mit Glukose zu sezernieren. Die Goto Kakizaki (GK) Ratte ist ein häufig genutztes Tiermodel, um diese defekte Insulinfreisetzung zu studieren. Ähnlich, wie kürzlich für Patienten mit Diabetes des Typs 2 gezeigt wurde, kommt es in diesem Tiermodell zu einer fehlregulierten Expression mehrerer der Proteine, die an der Ca2+-abhängigen Exozytose Insulin enthaltender Large Dense Core Vesikel (LDCV) beteiligt sind. Vorhergehende Studien konnten jedoch bisher keinen Defekt der Ca2+-abhängigen Schritte der Insulinsekretion aufzeigen. Diesen Studien fehlte jedoch entweder die zeitliche und räumliche Auflösung, um subtile Veränderungen der LDCV Freisetzung beobachten zu können, oder sie wurden in vitro anhand isolierter β-Zellen in primärer Zellkultur durchgeführt, einer Präparation, die bekannt ist dafür, dass sie die Sekretionsfunktion von β-Zellen negativ beeinträchtigt.Um den offensichtlichen Widerspruch zwischen den biochemischen Daten und den bisher durchgeführten physiologische Studien aufzulösen, haben wir mit der Gewebeschnitt Präparation des Pankreas der Ratte eine Methode etabliert, die dank der Bewahrung der komplexen zellulären Organisation mehr als bisherige Präparationen der in vivo Physiologie entspricht. Wir untersuchten den Zusammenhang von Stimulus evoziertem Ca2+ Einstrom und Insulin Sekretion in β-Zellen gesunder und diabetischer Ratten, indem wir den Vorgang der Exozytose mittels zeitlich hoch aufgelösten Messungen von Membrankapazität und Ganzzell Ionenströmen beobachteten.β-Zellen in frischen Gewebeschnitten des Pankreas antworteten auf eine Stimulation mit Glukose mit einem normalen, oszillierenden Anstieg der zytosolischen Ca2+ Konzentration. Ungeachtet dessen war die Sekretion von β-Zellen der GK Ratten gestört. Trotz vermutlich kompensatorischer Mechanismen, wie einer ausgeprägten Vergrößerung der Zellen und einer Erhöhung des spannungsabhängigen Ca2+ Einstroms, zeigten diabetische β-Zellen eine anfänglich geringere Freisetzungsgeschwindigkeit und verringerte Effektivität von Ca2+, Sekretion hervorzurufen wenn die Zellen mit hoch-frequenten depolarisierenden Stimuli gereizt wurden. Unerwarteterweise führte die intensive Erregung der Zellen mit zwei aufeinander folgenden Einheiten hoch-frequenter Stimulation zu einer ausgeprägten Erhöhung der Sekretion in diabetischen β-Zellen ( Bahnung ), wohingegen die gleiche Stimulation keine Veränderung in gesunden β-Zellen hervorrief. Letzteres steht in Übereinstimmung mit der häufig beobachteten paradoxen Hypersekretion, die sowohl in GK Ratten als auch Patienten mit Diabetes des Typs 2 durch stark depolarisierende Stimuli hervorgerufen wird. Mittels einer pharmakologischen Unterdrückung der Aktivität von Protein Kinasen konnten wir ferner zeigen, dass eine wahrscheinliche Erklärung für die von uns beobachteten Phänomene eine chronisch Erhöhte Aktivität der Protein Kinase C (PKC) ist. Eine Breitband Inhibierung von PKC Isoformen erhöhte sowohl die apparente Ca2+ Sensitivität der Exozytose und verhinderte die aktivitäts-abhängige Bahnung in β-Zellen diabetischer GK Ratten.Wir kommen zu dem Ergebnis, dass eine Erniedrigung der apparenten Ca2+ Sensitivität des sekretorischen Apparates der β-Zellen von GK Ratten an der defekten Insulin Sekretion bei Glukosestimulation beteiligt ist. Ferner schlagen wir vor, dass eine chronisch erhöhte Aktivität einer oder mehrerer PKC Isoformen am diabetischen Phänotyp von GK Ratten beteiligt ist. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html de
dc.title Stimulus-secretion coupling in pancreatic β-cells of healthy and diabetic rats in tissue slice preparation de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Stimulus Sekretions Kopplung pankreatischer β-Zellen gesunder und diabetischer Ratten in Gewebeschnitt Präparation de
dc.contributor.referee Hörner, Michael Prof. Dr. de
dc.date.examination 2006-01-18 de
dc.subject.dnb 590 Tiere (Zoologie) de
dc.description.abstracteng A primary event in the development of type 2 diabetes is a decrease in the capacity of pancreatic β-cells to secrete insulin in response to glucose stimulation. The Goto Kakizaki (GK) rat is a widely used animal model to study this defective glucose-stimulated insulin release. Similar as recently shown for pancreatic islets of type 2 diabetic patients, the expression of several proteins involved in Ca2+-dependent exocytosis of insulin-containing large dense-core vesicles (LDCVs) is dysregulated in this animal model. Unexpectedly, previous studies failed to demonstrate a defect in late, Ca2+-dependent steps of insulin secretion. These studies, however, either lacked the temporal and spatial resolution to reveal subtle kinetic alterations of LDCV release, or were performed in vitro on isolated β-cells in primary cell culture, an invasive preparation that is known to alter the secretory function of β-cells.To resolve the apparent contradiction between biochemical data and the physiological studies performed so far we established a novel tissue slice preparation of rat pancreas. With its higher degree of preservation of cellular interaction this preparation resembles more closely the in vivo situation of pancreatic physiology. We studied the coupling of stimulus-induced Ca2+ influx and insulin secretion of healthy and diabetic rat β-cells by assessing exocytosis with high time-resolution measurements of membrane capacitance and whole-cell currents.β-cells in fresh pancreatic tissue slices of GK rats responded to glucose stimulation with a normal oscillatory increase in the cytosolic Ca2+ concentration. However, secretion from GK rat β-cells was defective in spite of putatively compensatory mechanisms like prominently upregulated cell size and increased voltage-activated Ca2+ currents. This impairment presented itself as a depressed initial release rate in response to trains of depolarizing pulses and a reduction in the efficacy of Ca2+ to trigger secretion. This was neither due to a decrease of functional vesicle pool sizes nor due to different kinetics of pool refilling. Unexpectedly, strong stimulation with two successive trains of depolarizing pulses led to a prominent facilitation of release in GK rat β-cells whereas secretion in controls was unaffected. The latter finding is in line with the paradoxical hypersecretion due to strongly depolarizing non-nutrient stimulation found in GK rats as well as individuals suffering from type 2 diabetes. Using a pharmacological approach to inhibit protein kinase activity in healthy and diabetic rat β-cells, our data furthermore indicates that the underlying cause for the observed phenomena in β-cells of diabetic GK rats might be chronically enhanced protein kinase C (PKC) activity. Broad-range inhibition of PKC increased the apparent Ca2+ sensitivity of exocytosis whereas it prevented the activity-dependent facilitation in GK rat β-cells.We conclude that a decrease in the apparent Ca2+ sensitivity of the GK rat β-cell release machinery is involved in defective glucose-stimulated insulin secretion of this animal model. Furthermore, we propose a role for constitutively increased activity of one ore more PKC isoenzymes in the diabetic phenotype of GK rat β-cells. de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Exozytose de
dc.subject.ger Sekretion de
dc.subject.ger Insulin de
dc.subject.ger PKC de
dc.subject.ger Kapazitäts Messungen de
dc.subject.ger Beta Zelle de
dc.subject.ger Pankreas de
dc.subject.ger Typ 2 Diabetes de
dc.subject.ger Elektrophysiologie de
dc.subject.eng exocytosis de
dc.subject.eng secretion de
dc.subject.eng insulin de
dc.subject.eng PKC de
dc.subject.eng slice preparation de
dc.subject.eng capacitance measurements de
dc.subject.eng beta cell de
dc.subject.eng pancreas de
dc.subject.eng type 2 diabetes de
dc.subject.eng electrophysiology de
dc.subject.bk 44.77 de
dc.subject.bk 44.89 de
dc.subject.bk 42.17 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-757-9 de
dc.identifier.purl webdoc-757 de
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät inkl. Psychologie de
dc.subject.gokfull WCK 000: Bioelektrizität und Biomagnetismus {Biophysik} de
dc.subject.gokfull WXE 300: Verdauung, Exkretion, Endokrinologie {Zoologie} de
dc.subject.gokfull MED 419: Endokrinologie de
dc.identifier.ppn 520773020 de

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