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Auswirkungen von Hypoxie auf das Immunsystem der Lunge

Frank, Vanessa


Originalveröffentlichung: (2015) Giessen : VVB Laufersweiler Verlag
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (3.852 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-117947
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2015/11794/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Innere Medizin
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6379-5
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.10.2015
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 23.11.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Trotz vieler Studien zur Erforschung der Auswirkungen von Hypoxie auf die Gen-expression in pulmonalem Gewebe sind die Effekte hinsichtlich Inflammation immer noch unklar. In dieser Arbeit wurden Lungen von Mäusen, die unter normoxischen (Fi-O2 = 0,2) oder hypoxischen (FiO2 = 0,1) Bedingungen gehalten wurden, hinsichtlich der Expression bestimmter Gene, die in Zusammenhang mit dem angeborenen und erwor-benen Immunsystem stehen, untersucht.
Nach 24-stündiger Exposition unter hypoxischen Bedingungen ließ die Analyse von Lungenhomogenat eine verminderte Expression von mit dem erworbenen Immunsystem assoziierten Genen (MHCII, CD74 und CtsS) auf mRNA-Ebene erkennen. Demgegen-über konnte nach sieben Tagen Hypoxie, außer für CtsS, eine gesteigerte Expression beobachtet werden. Die untersuchten Gene der angeborenen Immunität (CCL5, TLR2) wurden nach 24 Stunden ebenfalls auf mRNA-Ebene weniger exprimiert. Während die CCL5-Expression nach sieben Tagen Hypoxie jedoch weiter abnahm, zeigte sich ein Anstieg der TLR2-Expression unter chronischer Hypoxie.
In der kompartimentspezifischen Analyse (Gefäße, Lungenparenchym, BAL) ließen sich signifikante Unterschiede in der Genexpression unter Hypoxie herausarbeiten. So zeigten TLR2 und CCL5 in der akuten Hypoxie-Phase eine signifikant verminderte Ex-pression in Alveolarsepten. Die CCL5-Expression war in der BAL hingegen signifikant erhöht. Bei den Genen des erworbenen Immunsystems war vor allem auf Gefäßebene für MHCII und CD74 eine signifikant verminderte Expression erkennbar.
Obwohl mit Immunhistochemie und Western Blot zwei etablierte Verfahren zur semi-quantitativen Evaluation der Proteinexpression herangezogen wurden, war es in dieser Studie nicht möglich anhand dieser Verfahren statistisch signifikante Unterschiede in der Expression der o. g. Moleküle unter Hypoxie nachzuweisen.
Eine neue Erkenntis dieser Studie war die Identifizierung einer unter Hypoxie aufgetre-tenen Form des MHCII-Proteins mit hohem Molekulargewicht. Dies deutet möglicher-weise auf posttranslationale Modifikationen, z. B. Glycosylierung oder Interaktion mit anderen Proteinen, hin. Dies muss in weiteren Untersuchungen geklärt werden.
Die hier präsentierten Ergebnisse unterstützen und erweitern die bisherigen Kenntnisse über hypoxieinduzierte Veränderungen der Genexpression, sowohl unter akuter als auch chronischer Hypoxie. Die Resultate zeigen außerdem, dass eine Hoch- und Herunterre-gulation der untersuchten Gene auf Ebene der Lungenkompartimente unterschiedlich ist und geben Einblicke in die verschiedenen Regulationsmechanismen der angeborenen und erworbenen Immunabwehr. Darauf aufbauend müssen nun weitere Untersuchungen zur Entschlüsselung dieser Mechanismen erfolgen.
Kurzfassung auf Englisch: Despite many reports investigating the effects of hypoxia on gene expression in pulmo-nary tissue, its effects on inflammation is still unclear. In this study, lungs from mice kept under normoxic or hypoxic (FiO2 = 0,1) conditions, were analysed for expression of genes associated with innate and adaptive immune system.
After 24 hours hypoxia exposure, analysis of lung homogenate samples revealed re-duced expression of genes associated with the adaptive immune system (MHCII, CD74 and CtsS) at the level of mRNA, whereas after seven days hypoxia increased expres-sion, except for CtsS, could be observed. Genes associated with the innate immune sys-tem (CCL5, TLR2) also showed a decreased expression at the level of mRNA after 24 hours hypoxia. While CCL5-expression continued to be decreased, TLR2 showed an increase under chronic hypoxia.
Compartmental-specific analysis (vessels, parenchyma and bronchioalveolar lavage) revealed significant differences in gene expression. Exemplary, TLR2 and CCL5 showed significant diminished expression in alveolar septum under acute hypoxia. On the other hand CCL5 expression in the BAL was significant elevated. Concerning genes of the adaptive immune system, mainly MHCII and CD74, showed significantly de-creased expression in vessels.
Although immunhistochemistry and Western Blot analysis are two well established methods to detect protein levels, the present study was unable to give statistical signifi-cant evidence of protein regulation under hypoxia.
One novel finding of this study was the identification of a high molecular weight form of the MHC-II protein under hypoxia. This potentially indicates post-translation modifi-cation e.g. glycoslayation or interaction with other proteins and thus alteration in its function, however, further analysis should be conducted.
The presented findings support and extend the hitherto existing knowledge concerning hypoxia-induced change in gene expression under acute and chronic hypoxia. Further-more, these results show that up- and downregulation of genes determined in this study is different on the level of lung compartments and give insight in the different regulato-ry mechanisms of innate and adaptive immunity. Based on these findings further analy-sis to map these regulatory mechanisms have to be established.
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