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Molekularbiologische Untersuchungen der frühen Herz-und Linsenregeneration am Molch Notopthalmus viridescens mit Hochdurchsatzanalysen

Michel, Christian Sebastian


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-107923
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2014/10792/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Max-Planck-Institut für Herz und Lungenforschung, Bad Nauheim
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 03.12.2013
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 24.03.2014
Kurzfassung auf Deutsch: Der rot gepunktete gruenliche Molch Notophthalmus viridescens besitzt die außerordentliche Fähigkeit verschiedene anatomische Strukturen wie Linse, Schwanz und Bein als auch kardiale Schädigungen ohne eine funktionelle Beeinträchtigung zu regenerieren. Diese Fähigkeit zu Regeneration im adulten Stadium verschafft dem Molch eine herausgehobene Position innerhalb der Vertebraten Familie. Trotz seiner außerordentlichen Fähigkeit ist nur wenig Wissen ueber fruehe regenerative Prozesse vorhanden. Bei primärem Fokus auf der Herz-und Linsenregeneration konnten wir eine Reihe von Molekuelen identifizieren, die eine potentiell wichtige Rolle in der fruehen
Regeneration spielen könnten.
Die Identifizierung und die erhöhte Expression eines Molch spezifischen Molekuels, genannt nsCCN und zur Protein Familie der CCNs gehörend, zeigte eine Wundspezifische Aktivierung und eine auf endokardiale Zellen beschränkte Expression während der fruehen Herzregeneration. Verschiedene vermutlich Molch spezifische Proteinfamilien wurden in einer Hochdurchsatzanalyse (NGS) gefunden und auf ihr Expressionsmuster hin in unterschiedlichen Geweben und regenerierenden Organen wie Herz, Linse und Bein untersucht. Die potenzielle Molch Spezifität dieser Molekuele lässt eine mögliche Rolle in der Regeneration vermuten und unterstuetzt die These einer lokalen Evolution der Regeneration im Molch. Zusätzlich untersuchten wir die fruehe Wundantwort und Regeneration der Augenlinse. Basierend auf dem Wissen, dass die Regeneration der Linse von der dorsalen Iris ausgeht, stellte sich in einer Hochdurchsatzanalyse (cDNA Microarrays) heraus, dass eine Vielzahl von Prozessen während der fruehen Wundantwort auf ventraler und auf dorsaler Iris ähnlich sind, und nur wenige Unterschiede im Expressionsmuster bestehen. Diese quantitativen Unterschiede könnten jedoch entscheidend fuer die Regeneration der Augenlinse von dorsaler Iris Seite aus sein.
Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse verbessern signifikant das Verständnis der dynamischen Veränderungen der fruehen Regenerationsprozesse im Molch und bilden eine Basis fuer zukuenftige funktionelle Analysen. Die Hoffnung, die mit dem Wissen ueber Prozesse der fruehen Regeneration einhergeht, ist die Entwicklung gezielter therapeutischer Behandlungen fuer verschiedene Erkrankungen des Menschen.
Kurzfassung auf Englisch: The red spotted green newt Notophthalmus viridescens possesses the extraordinary
ability to regenerate several anatomical structures like lens, tail and limb as well as cardial injuries without functional impairment. This regenerative capacity as adult animal provides the newt with an exceptional position among all vertebrates. Despite the important role there is only minor knowledge about early regeneration processes. By primarily focusing on the newt heart and lens we could identify new molecules that might play an important role in early regeneration processes.
The identification and upregulation of a newt specific molecule, named nsCCN and
belonging to the CCN family, showed a wound specific activation and restricted
expression in endocardial cells in heart regeneration. Several other probably newt specific protein families have been found by a next generation sequencing (NGS) run and further evaluated by their expression pattern in different tissues and regenerating structures like heart, lens and limb. The potential newt specifity of these molecules suggest a distinctive role in regeneration and support the idea of a local evolution of regeneration in newts. Additionally we analyzed the early wound response and regeneration in the lens. Well known that the regeneration process of the lens is driven by the dorsal iris, high throughput analyses by cDNA Microarrays demonstrated a lot of
common pathways and a few changes of the expression pattern in dorsal and ventral iris in the early wound response. Quantitative differences might be critical for the dorsal and ventral iris contribution in lens regeneration.
These results significantly improve the understanding of dynamic changes in early regeneration processes and provide a basis for further mechanistic studies. The knowledge about these processes in the early newt regeneration hopefully leads to the specific development of different therapies of human diseases.
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