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PTPIP51 und seine Interaktionspartner in der humanen Plazenta unterschiedlicher Gestationsstadien

Hoffmann, Jens


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Apoptose , humane Plazenta , Protein-Tyrosin-Phosphatase-interagierendes-Protein 51 , Proliferation
Freie Schlagwörter (Englisch): apoptosis , human placenta , protein-tyrosin-phosphatasis interacting protein 51 , proliferation
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Anatomie und Zellbiologie
Fachgebiet: Zahnmedizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 09.03.2010
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 31.03.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Beim Protein-Tyrosin-Phosphatase-Interagierendes-Protein 51 (PTPIP51) handelt es sich um ein evolutionär konserviertes Protein, welches in vielen Organen und Geweben unterschiedlichster Spezies exprimiert wird. Bei vielen malignen Erkrankungen und in einigen Zelllinien ist PTPIP51 ebenfalls nachweisbar. Hierbei war auffällig, dass PTPIP51 in all jenen Geweben verstärkt exprimiert wurde, bei denen eine präzise Regulation von Proliferation, Differenzierung oder Apoptose rforderlich ist. Dies lässt die begründete Vermutung zu, dass PTPIP51 in diese komplexen Vorgänge involviert ist.
Bei dieser Untersuchung wurde PTPIP51 in vivo im Verlauf der plazentaren Entwicklung während der Schwangerschaft untersucht, da im Laufe der Schwangerschaft ein balanciertes Zusammenspiel zwischen Proliferation, Differenzierung und Apoptose für die Entwicklung des Fötus und der Plazenta von zentraler Bedeutung ist. Hierbei wurde die histologische Lokalisation der PTPIP51 und ihrer Interaktionspartner PTP1B, 14-3-3beta, c-Src und Raf-1 näher betrachtet Die Studien erfolgten für PTPIP51 und PTP1B an Plazenten des ersten, zweiten und dritten Trimesters und für die anderen Interaktionspartner jeweils an reifen Plazenten.
PTPIP51-mRNA wurde in der Plazenta über eine RT-PCR in allen Abschnitten der Schwangerschaft nachgewiesen. Der Proteinnachweis in der reifen Plazenta mittels Immunoblotting zeigte drei Isoformen des PTPIP51, welche mit den theoretisch berechneten Molekulargewichten übereinstimmten. PTPIP51 Protein und mRNA konnte im Verlauf der gesamten Entwicklung durch Immunhistochemie und in situ Hybridisierung in allen Synzytiotrophoblasten und Zytotrophoblasten nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu traf dies für PTP1B nur auf die Synzytiotrophoblasten zu. In allen Schwangerschaftsabschnitten beschränkte sich die PTPIP51 Antikörperreaktion in den Gefäßen auf die glatten Muskelzellen der Media und das Endothel. Zusätzlich zeigten plazentaspezifische Makrophagen eine kontinuierliche Immunreaktivität gegen PTPIP51. Über die Verwendung von verschiedenen Apoptosemarkern, wurde der Nachweis erbracht, dass PTPIP51 sowohl in Zellen die sich im Frühstadium der Apoptose als auch in Zellen welche sich im Spätstadium der Apoptose befinden, exprimiert wird. Apototische Synzytiotrophoblasten, sowie eine geringe Zahl von apoptotischen Zytotrophoblasten konnten über den gesamten untersuchten Zeitraum beobachtet werden. PTPIP51 hoch immunreaktive Endothel- und glatte Muskelzellen wurden über Ki67 als proliverierende Zellen identifiziert. In der reifen Plazenta ist eine Kolokalisation der PTPIP51 mit 14-3-3beta, c-Src und Raf-1 in der oberflächlichen Synzytiotrophoblastenschicht, in den plazentaspezifischen Makrophagen und den Endothelien der Gefäßwände zu detektieren. Die Muscularis der Gefäße zeigt gegen den Raf-1-Antikörper, als auch gegen c-Src, hier jedoch nur partiell, eine Kolokalisation mit PTPIP51. Aufgrund von zahlreichen Kolokalisationen von PTPIP51 mit den in vitro Interaktionspartnern, ist davon auszugehen, dass PTPIP51 einen entscheidenden Einfluss auf die gesamte Entwicklung der Plazenta nimmt und in zahlreiche Signaltransduktionskaskaden involviert ist. PTPIP51 hat offensichtlich eine entscheidende Rolle bei der Differenzierung und Apoptose von Zytotrophoblasten und Synzytiotrophoblasten. Darüber hinaus ist PTPIP51 sehr wahrscheinlich als ein wichtiger Signalpartner bei der Angiogenese und dem Gefäßremodeling anzusehen.
Kurzfassung auf Englisch: The protein tyrosine phosphatase interacting protein 51 (PTPIP51) is an evolutionary conserved protein, which is expressed in many viscera and tissues of diverse species. The PTPIP51 is also detectable in many malignant cancers, as well as in all cell lines investigated up to now. It is noteworthy, that PTPIP51 is expressed with increasing concentration in all tissues undergoing rapid cell turnover which needs an exact regulation of proliferation, differentiation or apoptosis processes. This leads to the hypothesis, PTPIP51 being involved in the regulation of these complicated processes.
This study examines PTPIP51 expression in vivo in the course of placental development during pregnancy, as placental development needs a balanced teamwork between proliferation, differentiation and apoptosis to guarantee optimal development of the foetus. Thus, the histologic localisation of PTPIP51 and its interaction partners PTP1B, 14-3-3beta, c-Src and Raf was thoroughly investigated. PTPIP51 and PTP1B expression was investigated in placenta of the fist, second and third trimester, whereas the interaction partners were studied only in term pacenta.
PTPIP51-mRNA expression in placenta was analyzed by RT-PCR in all stadiums of pregnancy. By immunoblotting, three kinds of PTPIP51 isoforms were detected, which corresponded the theoretically calculated molecular weights. PTPIP51 protein and mRNA could be shown in all stages of placental development by immunohistochemistry and in situ hybridisation in all syncytiotrophoblast and cytotrophoblast cells. In contrast to this findings PTP1B is only expressed in syncytiotrophoblasts. PTPIP51 antibody reaction was found in all stages of pregnancy in blood vessels, wher it was restricted to the smooth muscle cells of the media and the endothelium. In addition placental specific macrophages (Hofbauer-cells) showed a continuous immunoreactivity against PTPIP51. By the use of different markers for apoptosis, it was evidenced, that PTPIP51 is expressed in cells in the early stage of the apoptosis as well as in cells which are in the late stage of apoptosis. Apoptotic syncytiotrophoblasts, as well as a low number of apoptotic cytotrophoblasts could be observed during all investigated stages. PTPIP51 highly immunereactive endothelial- and smooth mucle cells were identified by Ki67 as prolifrative cells. In term placenta a colocalisation of PTPIP51 with 14-3-3beta, c-Src and Raf-1 could be discoverd within the superficial syncytiotrophoblast layer, in the placental specific macrophages and the endothelial tissue of the vascular walls. The muscularis of the vessels expressed Raf-1, as well as c-Src, but was only in part colocalised withh the PTPIP51. Basis of numerous colocalisations of PTPIP51 and its in vitro interacting partners, it seems to be likely, that PTPIP51 is implicated in all stages of placental development by involvment in numerous signaling pathways. Probably, PTPIP51 has a determining effect on the differentation and apoptosis of syncytiotrophoblast and cytotrophoblast cells. In addition, PTPIP51 is likely to be an important signal partner for angiogenesis and remodelling of the vessels.