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In vivo und in vitro Untersuchungen zur Rolle des Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktors-II im Schweineherzen, IGF-II transgenen Mäusen und Myoblasten

Böhm, Stefanie


pdf-Format: Dokument 1.pdf (10.017 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Max-Planck-Institut für Physiologische und Klinische Forschung, W.G.Kerckhoff-Institut,Abt. für Experimentelle Kardiologie,Bad Nauheim
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 17.06.2002
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 25.07.2002
Kurzfassung auf Deutsch: Der Insulin-ähnliche Wachstumsfaktor-II (IGF-II) spielt eine zentrale Rolle bei der Proliferation und Differenzierung von Zellen. Für das
porcine IGF-II sind mehrere mRNAs beschrieben. Die 6.0 kb mRNA ist nach dem Okklusion/Reperfusionsmodells im Herzen induziert.
Exogen appliziertes IGF-II wirkt kardioprotektiv und verringert den infarzierten Bereich im Schweineherzen. Ziel dieser Arbeit war es,
Aufschluß über die Rolle des IGF-II in Myoblasten zu bekommen. Es sollte untersucht werden, welcher Promotor für die durch Ischämie- und
Stress-induzierte 6.0 kb mRNA verantwortlich ist. Eine genomische Karte des Schweinegens galt es zu erstellen und anhand von
transgenen Mäusen und einer Myoblasten-Zellkultur sollte die Regulation des IGF-II in Myoblasten näher betrachtet werden. Die Ergebnisse
der vorliegenden Untersuchungen an Gewebeproben aus dem Myokard des Schweins weisen auf eine ähnliche Struktur des humanen und
porcinen IGF-II-Gens hin. Promotor P1 und P2 sind für die Transkription der 6.0 kb mRNA verantwortlich. Auch konnte eine 6.0 kb
Antisense-RNA nachgewiesen werden. Die herzspezifische Überexpression von humanem IGF-II in Mäusen scheint von Nachteil für die
Entwicklung zu sein, da lediglich ein Foundertier gefunden wurde und die Nachkommenzahl der heterozygoten Tiere vermindert war. In vitro
Untersuchungen in Myoblasten zeigten, daß die Expression des endogenen IGF-II von der Zelldichte abhängt. Dies deutet auf eine positive
Rückkopplung bei der Regulation des IGF-II hin. Die Überexpression bewirkte eine Vergrößerung der Zellen und hemmte die
Differenzierungsfähigkeit zu Myotuben. Wie in den transgenen Mäusen konnten auch in der Zellkultur Sense- und Antisense-RNAs des H19
nachgewiesen werden. Vergleichbar mit dem Schweineherzen war eine IGF-II Antisense-RNA auch in den nicht transfizierten Myoblasten
zu detektieren. Der IGF-II Rezeptor, der die IGF-II-Konzentration reguliert, war in den IGF-II überexprimierenden Myoblasten induziert.
Neben dem genomischen Imprinting spielt also auch die Regulation über Antisense-RNA eine Rolle. Exogenes IGF-II hemmt die
Expression der IGF-II-Antisense-RNA und der H19 Sense-mRNA, hat aber keinen Einfluß auf die Transkription der Antisense-RNA des
H19. Umgekehrt scheint IGF-II in seiner Expression nicht von H19 beeinflußt zu sein. Parallel zu seinen kardioprotektiven Effekten hat IGF-II
auch negativen Einfluß, seine Wirkung ist ambivalent.
Kurzfassung auf Englisch: The Insulin-like growth factor-II (IGF-II) plays a central role in proliferation and differentiation of cells. Several mRNAs are described for the
porcine IGF-II. One of these mRNAs with a size of 6.0 kb mRNA is induced in the porcine heart after occlusion of a coronary artery and
reperfusion. Exogenous application of IGF-II has cardioprotectiv effects and reduces the infarct area of the porcine heart in the described
model. The aim of this study was to get more information on the role of IGF-II in myoblasts. It should be analysed which promoter may be
activated by ischaemia and stress generating the 6.0 kb mRNA. A genomic map of the porcine IGF-II gene should be created. Furthermore,
transgenic mice with heart-specific overexpression of IGF-II should be created and studied, together with myoblast cell culture focusing on
the regulation of IGF-II in myoblasts. The results of this study show that the porcine and the human IGF-II gene have a similar structure.
Promoter P1 and P2 are responsible for the transcription of the 6.0 kb mRNA in pig myocardium. Additionally, a 6.0 kb antisense-RNA
could be detected. The heart specific overexpression of the human IGF-II cDNA in transgenic mice is of disadvantage for the development
of the animal, indicated by the fact that only one founder animal was detected and the size of the offspring of heterozygous animals was
reduced. In vitro analysis in myoblasts showed that the expression of the endogenous IGF-II is cell-density dependent. This points to a
positive feedback-loop in the IGF-II regulation. Overexpression of IGF-II causes an enlargement of the cells and inhibits the ability to
differentiate into myotubes. Similar to the IGF-II transgenic mice sense- and antisense-RNAs of H19 were detected in the cell culture model.
Comparable with the porcine heart an antisense-RNA of IGF-II was found in the untransfected myoblasts. The IGF-II receptor, which
regulates the concentration of its ligand IGF-II, was induced in the IGF-II overexpressing myoblasts. Therefore, in addition to genomic
imprinting, antisense-RNA may play a role in this epigenetic regulation. Exogenous IGF-II inhibits the expression of IGF-II antisense-RNA
and H19 sense-mRNA, but it has no influence on the transcription of the H19 antisense-RNA. Vice versa, IGF-II transcription seems not to
be affected by H19. In summary, IGF-II has cardioprotective and negative effects as it has ambivalent characteristics.