Funktionen von SMURF1 und SMURF2 in der Differenzierung von chondrogenen Progenitorzellen

Altherr, Manuel

dc.contributor.advisor	Miosge, Nicolai Prof. Dr.
dc.contributor.author	Altherr, Manuel
dc.date.accessioned	2018-07-09T08:49:18Z
dc.date.available	2019-12-04T23:50:02Z
dc.date.issued	2018-07-09
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E447-5
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6951
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6951
dc.language.iso	deu	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc	610	de
dc.title	Funktionen von SMURF1 und SMURF2 in der Differenzierung von chondrogenen Progenitorzellen	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Function of SMURF1 and SMURF2 in differentiation of Chondrogenic Progenitor Cells	de
dc.contributor.referee	Meyer, Thomas Prof. Dr.
dc.date.examination	2018-07-17
dc.description.abstractger	OA ist eine degenerative Gelenkerkrankung, die sich durch einen zunehmenden Verlust des Gelenkknorpels auszeichnet. Dabei beschreibt OA nicht ausschließlich pathologische Veränderungen des Gelenkknorpels, sondern vielmehr eine Erkrankung des gesamten Gelenks. Im Jahr 2020 wird die OA voraussichtlich eine der vier Hauptursachen für krankheitsbedingte körperliche Beeinträchtigungen weltweit sein, womit die epidemiologische Bedeutung dieser Erkrankung unterstrichen wird. Im Krankheitsverlauf führen körpereigene Reparaturmechanismen zu der Bildung eines fibrokartilaginären Ersatzgewebes, das jedoch weder in seiner molekularen Struktur noch in seinen mechanischen Eigenschaften ein adäquater Ersatz für hyalinen Gelenkknorpel darstellt. CPCs sind Teil dieses Umbauprozesses, besitzen Stammzelleigenschaften sowie die Fähigkeit, hyaline Matrixproteine zu bilden. Aufgrund dieses chondrogenen Regenerationspotentials könnten CPCs als Ansatzpunkt für eine regenerative Therapie der OA geeignet sein. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten erstmals die intrazellulären Enzyme SMURF1 und SMURF2, die einen funktionellen Teil des UPS bilden, in primären CPCs auf Proteinebene nachgewiesen werden. Zudem konnten erstmals SMURF1/2 in CPCht immunzytologisch sowie auf mRNA- und Proteinebene nachgewiesen werden. Immunhistochemisch war ein Nachweis von SMURF1/2 in osteoarthrotischem Gewebe ebenfalls möglich. Es konnte gezeigt werden, dass SMADs als Mediatoren des TGF-β- sowie BMP-Signalwegs sowie der Transkriptionsfaktor RUNX2, der als Schlüsselfaktor in der Entstehung einer OA vermutet wird, durch SMURF1/2 beeinflusst werden. Ein Einfluss von SMURF1/2 auf das Proteinlevel von SOX9 zeigte sich statistisch nicht signifikant. Statistisch signifikant waren die Ergebnisse für SMAD1 und SMAD2/3 bei Knockdown von SMURF1 sowie die Ergebnisse für RUNX2 bei Überexpression von SMURF1 in CPCht. So wurde in CPCht-SMURF1 eine verminderte Expression von SMAD1 sowie ein erhöhte Expression von SMAD2/3 nachgewiesen. In CPCht+SMURF1 sowie CPCht+SMURF2 wurde jeweils eine verminderte Expression von RUNX2 gezeigt. SMURF1/2 greifen demnach an verschiedenen Punkten der untersuchten Signalkaskaden an. Es wird vermutet, dass diese Signalwege eine Rolle bei der Entstehung einer OA sowie bei der Regeneration des hyalinen Gelenkknorpels spielen. Ein Knockdown von SMURF1 in CPCs könnte durch einen Shift von SMAD1 zu SMAD2/3 das chondrogene Potential und damit die Regenerationsfähigkeit des hyalinen Gelenkknorpels steigern. Jedoch zeigt sich auch eine Verminderung des osteogenen Potentials bei Überexpression von SMURF1 sowie SMURF2 durch eine verminderte Expression von RUNX2, welche jedoch nicht mit einem gesteigerten chondrogenen Potential einhergeht. Welche der beiden beschriebenen Mechanismen zur Steigerung der Synthese von Kollagen II sowie Aggrecan, die in osteoarthrotischem Knorpelgewebe vermindert gebildet werden, beiträgt und somit in der Behandlung der OA einen pharmakologischen Angriffspunkt liefern könnte, bedarf weiterer Untersuchungen.	de
dc.description.abstracteng	OA is a degenerative joint disease which is characterized by an increasing loss of joint cartilage. Within this degenerative process OA does not exclusively describe the pathological change of cartilage but rather the pathological depletion of the entire joint. In 2020 OA will prospectively be one of the four main causes for physical impairment due to illness, which underlines the epidemiological importance of this disease. In the progression of the disease endogenous repair mechanisms lead to the formation of fibrocartilage replacement tissue which is not an appropriate compensation for hyaline cartilage neither in its molecular structure nor in its mechanical properties. CPCs take part in this transformative process. CPCs have stem cell characteristics as well as the ability to produce hyaline matrix proteins. Based on this chondrogenic regeneration potential, CPCs may be suitable targets for a regenerative therapy of OA. In this dissertation the intracellular enzymes SMURF1 and SMURF2 were examined. They are functional parts of the UPS and were found in primary CPCs on protein level. Additionally, SMURF1/2 were found in CPChts on mRNA-level, protein level and immunocytologically. In OA-tissue SMURF1/2 were also found by immunohistochemistry. Results showed that SMURF1/2 affect SMADs, mediators of the TGF-β- and BMP-pathways, as well as RUNX2, which probably is a key factor in the development of OA. An effect of SMURF1/2 on SOX9 was not statistically significant. Statistically significant were the results for SMAD1 and SMAD2/3 in the knockdown of SMURF1 as well as the results for RUNX2 in overexpression of SMURF1 in CPChts. In CPCht-SMURF1 a lower expression of SMAD1 was found as well as a higher expression of SMAD2/3. In CPCHT+SMURF1 and in CPCht+SMURF2 a lower expression of RUNX2 was found. Hence, SMURF1/2 play a role at different points of the considered signaling cascades. It is assumed that these pathways play a part in the development of OA as well as in the regeneration of hyaline joint cartilage. A knockdown of SMURF1 in CPCs may increase the chondrogenic potential and thereby the regenerative ability of hyaline joint cartilage due to a shift of SMAD1 to SMAD2/3. On the other hand results showed a decrease in the osteogenic potential in case of an overexpression of SMURF1 and SMURF2 due to a lower expression of RUNX2 which comes not along with a higher chondrogenic potential. It remains unclear which of these two mechanisms could lead to synthesis of collagen II and aggrecan. Both are reduced in OA-tissue and therefore SMURF1 and SMURF2 mark as potential pharmacological targets for the treatment of OA. Further research is necessary to elucidate these questions.	de
dc.contributor.coReferee	Oppermann, Martin Prof. Dr.
dc.subject.ger	Knorpel	de
dc.subject.ger	Gelenke	de
dc.subject.ger	Osteoarthrose	de
dc.subject.ger	Regeneration	de
dc.subject.ger	SMURF	de
dc.subject.ger	SOX	de
dc.subject.ger	RUNX	de
dc.subject.ger	Chondrogene Progenitorzellen	de
dc.subject.eng	Cartilage	de
dc.subject.eng	Chondrogenic Progenitor Cells	de
dc.subject.eng	Osteoarthritis	de
dc.subject.eng	SMURF	de
dc.subject.eng	RUNX	de
dc.subject.eng	SOX	de
dc.subject.eng	Regeneration	de
dc.subject.eng	Joint	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-002E-E447-5-7
dc.affiliation.institute	Medizinische Fakultät	de
dc.subject.gokfull	Medizin (PPN619874732)	de
dc.subject.gokfull	Prothetik (PPN619876417)	de
dc.subject.gokfull	Molekularbiologie {Medizin} (PPN619875186)	de
dc.subject.gokfull	Orthopädie (PPN619876204)	de
dc.description.embargoed	2019-12-04
dc.identifier.ppn	1026592437

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Human- und Zahnmedizin [2870]

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