Untersuchung der Sekretome von Zellen des Parodontalligaments jugendlicher und erwachsener Patienten mittels metabolischer Markierung und Massenspektrometrie

Analysis of periodontal ligament cell secretomes in adolescent and adult patients using metabolic labeling and mass spectrometry

von Astrid Jensen geb. Steding
Dissertation
Datum der mündl. Prüfung:2022-09-27
Erschienen:2022-09-22
Betreuer:Prof. Dr. Philipp Franz Meyer-Marcotty
Gutachter:Prof. Dr. Philipp Franz Meyer-Marcotty
Gutachter:Prof. Dr. Henning Urlaub
Gutachter:Prof. Dr. Ralf Dressel
Zum Verlinken/Zitieren: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9449

 

 

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Zusammenfassung

Englisch

In order to understand the influence of biological processes on orthodontic treatment, investigations into the structures of the periodontal ligament and their functions in the orthodontic context must be carried out. An essential element for this can be the comparative analysis of secreted proteins from cells of the periodontal ligament, in order to allow conclusions to be drawn about the induction of remodeling processes in the surrounding tissue of the periodontium. Since the periodontium's readiness to react to orthodontic interventions decreases with age, the differences in the secretomes of juvenile and adult test subjects are to be investigated. In this work, a method for the cultivation of PDL cells in SILAC medium with isotope-labeled amino acids and subsequent analysis of the secretome in a mass spectrometer was established. For this purpose, the samples marked with medium-heavy (juvenile) and heavy (adult) amino acids were prepared and analyzed by LC-MS/MS. 182 proteins were identified that were present in the secretomes of juvenile and adult subjects. These included numerous proteins that had already been described as proteins of the GCF proteome in previous studies, such as e.g. B. MMPs, TIMPs, collagens and other proteins of the cytoskeleton and the extracellular matrix. A comparison of the secretomes of juvenile and adult subjects revealed some proteins that were increased in juvenile subjects (IGFBP7, SERPINE2, COL1A1, LGALS3BP) and 24 others that were secreted at increased levels in adult subjects (e.g. ITIH5, HIST1H2A, QPCT , GLUD1). The results show that proteins of the juvenile secretome are primarily associated with biochemical processes such as cell adhesion and reaction to stimulus response, which indicates the increased reactivity of juvenile PDL cells and their activation compared to adult PDL cells could deliver. Basically, the results of this work provide indications that cells of the periodontal ligament of juvenile patients respond better to external stimuli than adult ones by activating reactive cell processes.
Keywords: periodontal ligament; SILAC; secretome; mass spectrometry; orthodontics

Deutsch

Für das Verständnis über den Einfluss von biologischen Prozessen auf kieferortho- pädische Behandlungen müssen Untersuchungen über die Strukturen des Paro- dontalligaments und ihre Funktionen im kieferorthopädischen Kontext erfolgen. Ein wesentliches Element hierfür kann die vergleichende Analyse sekretierter Proteine aus Zellen des Parodontalligaments darstellen, um Rückschlüsse auf die Induktion von Remodellierungsprozessen der umliegenden Gewebe des Zahnhalteapparates zuzulassen. Da die Reaktionsbereitschaft des Parodonts auf orthodontische Inven- tionen mit dem Alter abnimmt, sollen die Unterschiede der Sekretome juveniler und adulter Probanden untersucht werden. In dieser Arbeit wurde eine Methode zur Kultivierung von PDL-Zellen in SILAC-Me- dium mit isotopenmarkierten Aminosäuren und anschließender Analyse des Sekre- toms im Massenspektrometer etabliert. Dafür wurden die mit mittelschweren (juve- nil) und schweren (adult) Aminosäuren metabolisch markierten Proben aufbereitet und per LC-MS/MS analysiert. Es konnten 182 Proteine identifiziert werden, die in den Sekretomen juveniler und adulter Probanden vorkamen. Hierzu zählten zahlreiche Proteine, die bereits in vo- rangegangen Studien als Proteine des GCF-Proteoms beschrieben wurden, wie z. B. MMPs, TIMPs, Kollagene und andere Proteine des Zytoskeletts sowie der ext- razellulären Matrix. Im Vergleich der Sekretome juveniler und adulter Probanden zeigten sich einige Proteine, die in jugendlichen Probanden erhöht vorkamen (IGFBP7, SERPINE2, COL1A1, LGALS3BP), sowie 24 andere, die in adulten Probanden erhöht sekretiert wurden (z. B. ITIH5, HIST1H2A, QPCT, GLUD1). Die Ergebnisse zeigen, dass vor- rangig Proteine des juvenilen Sekretoms in Zusammenhang mit biochemischen Pro- zessen wie Zelladhäsion und Reaktion auf Stimulusantwort stehen, was Hinweise auf die erhöhte Reaktionsbereitschaft der juvenilen PDL-Zellen und deren Aktivie- rung im Vergleich zu adulten PDL-Zellen liefern könnte. Grundsätzlich liefern die Ergebnisse dieser Arbeit Hinweise darauf, dass Zellen des Parodontalligaments juveniler Patienten durch Aktivierung reaktiver Zellprozesse besser auf äußere Stimuli antworten als adulte.
 
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