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Die Bedeutung von Stickstoffmonoxid bei Calcium-Oszillationen in fettabgeleiteten Stammzellen des Menschen

NOS inhibition synchronizes calcium oscillations in human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells by increasing gap-junctional coupling

Hatry, Myriam


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-83553
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8355/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Stammzellen , ASC , Calcium Oszillationen , NO Synthase
Freie Schlagwörter (Englisch): stem cells , ASC , calcium oscillation , NO synthase
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Physiologisches Institut
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 15.09.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 06.10.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Aus Fettgewebe gewonnene humane Stammzellen (ASCs) sind eine viel-versprechende Quelle für Geweberegeneration durch Zelltransplantation. Sie sind einfach zu entnehmen, können zu Zelltypen aller drei Keimblätter ausdifferenzieren und führen, autolog verwendet, zu keinen immunologischen Reaktionen. Bis zu einem möglichen therapeutischen Einsatz sind noch eine Reihe von praktischen wie theoretischen Fragen zu klären, insbesondere nach der gezielten und gesteuerten Ausdifferenzierung. Hierbei haben die Calcium-Oszillationen nach gegenwärtigem Forschungsstand eine Schlüsselfunktion. Die vorliegende Arbeit untersucht an ASCs die Generation von Calcium-Oszillationen und die Regulation der Gap Junctions durch NO.
ASCs zeigen spontane, langanhaltende Calcium-Oszillationen. Das Calcium wird aus intrazellulären Speichern bezogen, da die Oszillationen in Anwesenheit des SERCA-Inhibitors Thapsigargin aufgehoben werden. Die Calcium-Oszillationen werden über den IP3-Signalweg, die PLC und die Gap Junctions reguliert. In Anwesenheit von Antagonisten des IP3-Rezeptors (2-APB) der Phospholipase-C (U 73122) und der Gap Junctions (1-Heptanol und Carbenoxolone) sind keine Oszillationen beobachtet worden. Die Stickstoffmonooxid-Synthase-Inhibitoren (NOS-Inhibitoren) L-NMMA, L-NAME, ETU und DPI synchronisieren dagegen die Oszillationen der beobachteten Zellgruppen. Die Inkubation mit den NO Donatoren SNAP und SNP blieb ohne Effekt. Bei der “fluorescence recovery after photobleaching” Methode (FRAP) zeigt sich ein erhöhter Rückfluss des Fluoreszenz-Indikators Calcein in den gebleichten Bereich in Anwesenheit der NO Inhibitoren DPI und L-NAME. Hieraus lässt sich erkennen, dass die Synchronisierung der Calcium-Oszillation eines verbesserten Durchflusses durch die Gap Junctions bedarf. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass NOS-Inhibitoren die Calcium-Oszillation undifferenzierter Stammzellen aus Fettgewebe synchronisieren, indem sie die Durchlässigkeit der Gap Junctions steuern.
Kurzfassung auf Englisch: Fat-derived mesenchymal stem cells are a promising source of stem cells for cell transplantation, since they can be harvested easily, pose no immunologic difficulties at autologous implantation and can differentiate into cells from all three germinal sheets. In the present study it is shown that undifferentiated human fat-derived stem cells display robust oscillations of intracellular calcium which may be associated with differentiation processes. Calcium oscillations were dependent on calcium release from intracellular stores since they were abolished in the presence of the store-depleting agent thapsigargin. Calcium oscillations were apparently regulated by the inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) pathway and dependent on gap junctional coupling since they were abolished in the presence of the phospholipase C antagonist U73122, in the presence of the IP3 receptor antagonist 2 aminoethoxydiphenylborate (2-APB) as well as in the presence of the gap junction uncouplers 1-heptanol and carbenoxolone. Preincubation with the NOS inhibitors NG-monomethyl-L-arginine (L NMMA), N(G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), 2 etyl 2 thipseu¬dou¬rea (ETU) and diphenylen iodonium (DPI), synchronized calcium oscillations between individual cells within the area of inspection, whereas the NO donor S nitroso N acetyl penicillamine (SNAP) and sodium nitroprusside (SNP) were without effects. The synchronization of calcium oscillations was due to an improvement of intracellular coupling since fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) experiments revealed increased reflow of the fluorescence indicator Calcein into the bleached area in the presence of the NOS inhibitors DPI and L-NAME. Thus, synchronization of calcium oscillations demonstrates an increased gap junction coupling. In summary the data demonstrates that NOS inhibitors synchronize calcium oscillations in undifferentiated fat-derived stem cells by facilitating gap junctional coupling.
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