@phdthesis{Kleefeldt2020,
  author    = {Kleefeldt, Florian},
  title     = {Einfluss von CEACAM1 auf die endotheliale Funktion},
  doi       = {10.25972/OPUS-20172},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-201726},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Dem Endothel, welches die luminale Oberfl{\"a}che aller Blutgef{\"a}ße auskleidet, kommt eine wichtige Barrierefunktion zwischen Blut und Gewebe zu. Nur durch eine bedarfsgerechte Justierung dieser Barriere, die den Durchtritt von Molek{\"u}len und Zellen reguliert, kann die Gewebehom{\"o}ostase aufrechterhalten werden. Dabei ist das Endothel nicht nur passive Barriere, sondern auch an dieser dynamischen Regulation aktiv beteiligt. St{\"o}rungen oder Fehlregulationen dieser Prozesse f{\"u}hren zu Pathologien, z.B. Arteriosklerose. Es ist seit l{\"a}ngerem bekannt, dass Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1), ein Mitglied der Immunglobulin-Superfamilie, die Bildung und Morphogenese neuer Blutgef{\"a}ße beeinflusst. Die spontane Entwicklung kleiner Arteriosklerose-{\"a}hnlicher L{\"a}sionen in CEACAM1 knockout (Cc1-/-) M{\"a}usen zeigt, dass CEACAM1 auch f{\"u}r die Hom{\"o}ostase ausgereifter Blutgef{\"a}ße von Bedeutung ist. Ziel dieser Dissertationsarbeit war daher, den Einfluss von CEACAM1 auf wesentliche Aspekte der Endothelfunktion in Aorten in situ bzw. in Endothelzellkulturen in vitro zu analysieren. Es konnte zun{\"a}chst gezeigt werden, dass CEACAM1-defiziente Endothelzellen im Vergleich zu Wildtyp (WT) Endothelzellen eine rundlichere Zellmorphologie mit meanderf{\"o}rmigen Zellgrenzen und interzellul{\"a}ren L{\"u}cken aufweisen. Diese morphologischen Unterschiede stimmen mit Befunden in situ an Aorten von WT und Cc1-/- M{\"a}usen {\"u}berein. Weiterhin wurde eine Translokation der endothelialen NO-Synthase (eNOS) von der Zellmembran in den peri-nukle{\"a}ren Bereich bei CEACAM1-Defizienz festgestellt. Die erhobenen Daten bieten zwei m{\"o}gliche Erkl{\"a}rungen daf{\"u}r. Einerseits k{\"o}nnte CEACAM1 durch Interaktion mit eNOS als Membrananker fungieren. Daneben wiesen CEACAM1-defiziente Endothelzellen eine erh{\"o}hte Expression des Enzyms APT1 auf, welches eNOS depalmitoyliert. Die daraus resultierende, ebenfalls nachgewiesene geringere Palmitoylierung k{\"o}nnte auch zur verminderten Membran-lokalisation von eNOS beitragen. Zur endothelialen Funktion geh{\"o}rt, die Adh{\"a}sion von Blutzellen an die Gef{\"a}ßwand weitestgehend zu beschr{\"a}nken. CEACAM1-defiziente Endothelzellen zeigten im Vergleich zu WT Endothelzellen eine verst{\"a}rkte Adh{\"a}sivit{\"a}t gegen{\"u}ber murinen und humanen Monozyten. {\"A}hnliche Unterschiede wurden f{\"u}r Aortenexplantate aus WT und Cc1-/- M{\"a}usen festgestellt. Dies ist einerseits mit einer verst{\"a}rkten Expression des Zelladh{\"a}sionsmolek{\"u}ls ICAM-1 bei CEACAM1-Defizienz erkl{\"a}rbar. Dar{\"u}ber hinaus vermittelt die Glykokalyx anti-adh{\"a}sive Eigenschaften. Aus Vorbefunden war bekannt, dass die endotheliale Glykokalyx in der Aorta von Cc1-/- M{\"a}use reduziert ist. Im Rahmen dieser Arbeit konnte dies auf eine verst{\"a}rkte Expression der Glykokalyx-degradierenden Enzyme MMP9, Chondroitinase sowie Hyaluronidase-2 in Cc1-/- Endothelzellen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Eine erh{\"o}hte Permeabilit{\"a}t stellt einen Indikator f{\"u}r ein dysfunktionales Endothel, eines der initialen Schritte in der Pathogenese der Arteriosklerose, dar. Zur Analyse der aortalen Permeabilit{\"a}t wurde ein modifizierter Miles-Assay etabliert. Unter Verwendung etablierter muriner Arteriosklerosemodelle konnte gezeigt werden, dass dieser Assay eine St{\"o}rung der vaskul{\"a}ren Permeabilit{\"a}t bereits vor Auftreten makroskopischer Ver{\"a}nderungen zuverl{\"a}ssig detektiert. Im Rahmen der folgenden Analysen an WT und Cc1-/- M{\"a}usen zeigte sich ein altersabh{\"a}ngiger Effekt von CEACAM1 auf die Gef{\"a}ßpermeabilit{\"a}t: Aorten von 3 Monate alten Cc1-/- M{\"a}use wiesen eine im Vergleich zum WT erh{\"o}hte Gef{\"a}ßpermeabilit{\"a}t auf, welche wahrscheinlich Folge einer verz{\"o}gerten Gef{\"a}ßreifung ist. Im Alter von 9 Monaten zeigte sich dagegen ein entgegengesetztes Bild. Dies wurde auf eine verst{\"a}rkte Expression des die Barriere sch{\"a}digenden Inflammationsmediators TNF-α in 9 Monate alten WT M{\"a}usen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. Außerdem modulierte CEACAM1 die TNF-α-vermittelte Lockerung der endothelialen Barriere, indem es die Phosphorylierung von Adherens Junction Proteinen beeinflusste. Basal stabilisierte CEACAM1 die endotheliale Barriere durch Hemmung der Phosphorylierung von Caveolin-1, welches Adherens Junctions destabilisiert. Unter Einfluss von TNF-α war CEACAM1 verst{\"a}rkt im Bereich von Adherens Junctions lokalisiert und rekrutierte dort Src-Kinase. Src-Kinase wiederum destabilisierte Adherens Junctions durch Phosphorylierung von β-Catenin, was in verst{\"a}rkter Gef{\"a}ßpermeabilit{\"a}t resultierte. Dagegen f{\"u}hrte TNF-α in CEACAM1-defizienten Endothelzellen zu einer Dephosphorylierung von Caveolin-1 und β-Catenin, wodurch Adherens Junctions und damit die endotheliale Barriere stabilisiert wurden. Diese CEACAM1-abh{\"a}ngige differenzielle Regulation der Stabilit{\"a}t von Adherens Junctions unter TNF-α tr{\"a}gt wahrscheinlich maßgeblich zu den Unterschieden der vaskul{\"a}ren Permeabilit{\"a}t in 3 bzw. 9 Monate alten WT und Cc1-/- M{\"a}usen bei. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass CEACAM1 zentrale Funktionen des Endothels und hier{\"u}ber die Hom{\"o}ostase reifer Gef{\"a}ße beeinflusst. Da eine Expression von CEACAM1 auch in arteriosklerotischen Plaques nachgewiesen werden konnte, soll in weiteren Untersuchungen auch der Beitrag von CEACAM1 zur arteriosklerotischen Plaquebildung analysiert werden.},
  subject      = {Endothel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heupel2010,
  author    = {Heupel, Wolfgang-Moritz Felix},
  title     = {Role and modulation of cadherins in pathologic processes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52716},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Ca2+ dependent cell adhesion molecules (cadherins) are central for a variety of cell and tissue functions such as morphogenesis, epithelial and endothelial barrier formation, synaptic function and cellular signaling. Of paramount importance for cadherin function is their specific extracellular adhesive trans-interaction. Cadherins are embedded in a cellular environment of intracellular and extracellular regulators that modify cadherin binding in response to various physiological and pathological stimuli. Most experimental approaches used for studying cadherin interaction however lack a physiological proof of principle mostly by not investigating cadherins in their physiological environment. In the present cumulative dissertation, experimental approaches were applied to characterize and modulate vascular endothelial (VE)-cadherin and desmocadherin functions in the (patho-)physiological contexts of endothelial permeability regulation and disturbance of epidermal barrier function, which is typical to the blistering skin disease pemphigus, respectively. Whereas VE-cadherin is a key regulator of the endothelial barrier that separates the blood compartment from the interstitial space of tissues, desmosomal cadherins are crucial for maintenance of epidermal integrity and separation of the external environment from the body's internal milieu. Cadherin functions were both investigated in cell-free and cell-based conditions: by using biophysical single molecule techniques like atomic force microscopy (AFM), cadherin function could be investigated in conditions, where contributions of intracellular signaling were excluded. These experiments were, however, compared and combined with cell-based experiments in which cadherins of epidermal or endothelial cell cultures were probed by laser force microscopy (laser tweezers), fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) and other techniques. The autoimmune blistering skin diseases pemphigus foliaceus (PF) and pemphigus vulgaris (PV) are caused by autoantibodies directed against the extracellular domains of the desmosomal cadherins desmoglein (Dsg) 1 and 3, which are important for epidermal adhesion. The mechanism of autoantibody-induced cell dissociation (acantholysis) in pemphigus, however, is still not fully understood. For the first time, it is shown by AFM force spectroscopy that pemphigus autoantibodies directly inhibit Dsg3 adhesion by steric hindrance but do not inhibit adhesion of Dsg1. However, the full pathogenicity of the autoantibodies depended on cellular signaling processes, since autoantibodies targeting Dsg1 also resulted in loss of cadherin-mediated adhesion in cell-based experiments. However, two other signaling pathways that have been reported to be involved in pemphigus pathogenesis, i.e. epidermal growth factor receptor (EGFR) and c-Src activation, were not found to be important in this context. Furthermore, peptide-based modulators of cadherin functions were generated for Dsg1/3 and VE-cadherin. By comparing Dsg1, Dsg3 and VE-cadherin sequences to published X-ray structures of cadherin trans-interactions, specific amino acid sequences of the binding pockets of these cadherins were identified. Peptide versions of these motifs were synthesized and the antagonistic functions of these "single peptides" were validated by AFM force spectroscopy as well as by cell-based assays. By linking two single peptides in tandem, stabilization of cadherin bonds because of by cross-bridge formation between trans-interacting cadherins was demonstrated. Protective effects of tandem peptides were shown by partly preventing pemphigus autoantibody-induced acantholysis, or in the case of VE-cadherin, by stabilizing endothelial barrier properties against barrier disrupting agents like the Ca2+ ionophore A23187 and an inhibitory VE-cadherin antibody. Most importantly, VE-cadherin tandem peptides abolished microvascular hyperpermeability induced by the physiologic inflammatory agent tumor necrosis factor-α in the rat mesentery in vivo. Both classes of tandem peptides therefore can be considered as a starting point for the generation of potential therapeutic agents that might prevent cell dissociation in pemphigus and breakdown of the endothelial barrier under inflammatory conditions.},
  subject      = {Cadherine},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Blecharz2009,
  author    = {Blecharz, Kinga Grażyna},
  title     = {Molekulare Ziele der Glukokortikoidbehandlung unter verschiedenen pathophysiologischen Bedingungen in einem in vitro Modell der Blut-Hirn-Schranke},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-57256},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Integrit{\"a}t der Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist bei vielen Erkrankungen des humanen zentralen Nervensystems (ZNS) beeintr{\"a}chtigt. Unter verschiedenen neuroinflammatorischen Bedingungen, wie bei zerebralen Isch{\"a}mien, Traumata, Hirntumoren oder der Multiplen Sklerose (MS), kommt es zum Verlust der protektiven Schrankenfunktion. Zu den ersten Anzeichen des BHS-Zusammenbruchs z{\"a}hlt der Verlust der Zell-Zell-Adh{\"a}sion: der Adh{\"a}rens- und Occludenskontakte. Therapeutische Maßnahmen dieser Krankheiten beinhalten Behandlungen mit Glukokortikoiden (GCs), wobei der Mechanismus und die Wirkungsweise dieser Substanzen bis heute nicht vollkommen aufgekl{\"a}rt sind. In der zerebralen Hirnendothelzelllinie cEND [Forster C, Silwedel C, Golenhofen N, Burek M, Kietz S, Mankertz J \& Drenckhahn D. (2005). Occludin as direct target for glucocorticoid-induced improvement of blood-brain barrier properties in a murine in vitro system. J Physiol 565, 475-486] wurde eine Funktionsverbesserung der Endothelbarriere durch die Expressionerh{\"o}hung von Occludin nach GC-Behandlung bereits analysiert. Daraufhin wurden andere Kandidaten des apikalen Junktionssystems gesucht, die positiv auf GC-Gabe ansprechen. Der erste Teil der Arbeit pr{\"a}sentiert den positiven Einfluss der Dexamethason-Behandlung auf die Expression des Adh{\"a}renskontakt-Proteins VE- (Vascular-Endothelial) Cadherin in cEND-Zellen. Dabei wurde eine Reorganisation des Zytoskeletts, eine verst{\"a}rkte Verankerung des VE-Cadherins an das Zytoskelett, sowie eine einhergehende Morphologie{\"a}nderung der behandelten Zellen beobachtet. Untersuchungen der Transkriptionsaktivierung des VE-Cadherin-Promoters nach Dexamethason-Behandlung, wiesen auf einen indirekten Steroid-Effekt hin, der zu einer Erh{\"o}hung der VE-Cadherin-Proteinsynthese f{\"u}hrte. Somit sind GCs wichtig f{\"u}r die Proteinsynthese und -organisation beider Kontaktproteinarten: der Adh{\"a}rens- und Occludenskontakte in mikrovaskul{\"a}ren Hirnendothelzellen. Die Beeintr{\"a}chtigung der BHS-Integrit{\"a}t mit Ver{\"a}nderungen der Occludenskontaktexpression z{\"a}hlt zu den fr{\"u}hen Ereignissen bei der Entstehung einer Inflammation des ZNS, wie beispielsweise bei der MS. Im zweiten Teil der Dissertation wurde die Herunterregulation von Occludenskontaktproteinen in der cEND-Zelllinie untersucht. Dabei wurden cEND-Zellen mit Seren von Patienten, die sich in zwei verschiedenen Stadien der MS befanden, behandelt: in der akuten Exazerbationsphase oder der Remissionsphase, und auf die Protein- und Genexpression mit und ohne Dexamethasons-Behandlung untersucht. Es konnte ein negativer Effekt auf den Barrierewiderstand und die Occludenskontaktexpression, sowie eine erh{\"o}hte MMP-9-Genexpression nach Krankheitssereninkubation gezeigt werden. Die Dexamethason-Behandlung ergab eine geringe, aber keine vollst{\"a}ndige Rekonstitution der Barrierefunktion. Anhand dieser Studie konnte jedoch erstmals eine Erniedrigung der Protein- und mRNA-Synthese von Claudin-5 und Occludin in Remissionspatientenseren inkubierten cEND-Zellen demonstriert werden. Somit k{\"o}nnten diese Erkenntnisse zur Pr{\"a}diagnose einer bevorstehenden Exazerbationsphase der MS eingesetzt werden. Eine Langzeit-GC-Behandlung f{\"u}hrt zu zahlreichen Nebenwirkungen, u. a. zum Bluthochdruck, welcher aufgrund einer eingeschr{\"a}nkten Produktion des vasodilatativen Faktors Stickstoffmonoxid, NO, im myokardialen Endothel hervorgerufen wird. Ver{\"a}nderungen in der NO-Produktion, wie auch anderer Faktoren der NO-Signalkaskade in der myokardialen Endothelzelllinie MyEND unter Einfluss von Dexamethason standen im Zentrum des dritten Teils dieser Arbeit. W{\"a}hrend keine Ver{\"a}nderungen in der Expression der endothelialen NO-Synthase, eNOS, nach GC-Behandlung gezeigt werden konnten, wurden repressive Einfl{\"u}sse von Dexamethason auf die Enzymaktivit{\"a}t der eNOS in MyEND-Zellen untersucht. GC-Gabe f{\"u}hrte zur einer herabgesetzten Synthese des essenziellen Co-Faktors der eNOS, des Tetrahydrobiopterins, BH4, sowie zu einer Herunterregulation der GTP-Cyclohydrolase-1 (GTPCH-1), des geschwindigkeitsbestimmenden Enzyms der BH4-Produktion. Im Gegensatz zu bisherigen Ergebnissen anderer Arbeitsgruppen, konnte in der vorliegenden Studie belegt werden, dass die Herunterregulation der GTPCH-1 mRNA-Level auf den Liganden-abh{\"a}ngigen proteasomalen Abbau des Glukokortikoid-Rezeptors (GR) zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Das 26S-Proteasom moduliert die GR-abh{\"a}ngige Genexpression durch Kontrolle des Umsatzes und des Recyclings des Rezeptors selbst, wodurch eine regulierte Hormonresponsivit{\"a}t gew{\"a}hrleistet wird. Die Aufhebung des Liganden-abh{\"a}ngigen Abbaus des GR-Proteins durch gezielte Proteasominhibition, sowie durch eine {\"U}berexpression des ubiquitinylierungsdefekten GR-Konstruktes, K426A-GR, in Dexamethason-behandelten MyEND-Zellen resultierte in einer Erh{\"o}hung der GTPCH-1-Expression, sowie einer gesteigerten eNOS-Aktivit{\"a}t. Die hier beschriebenen Ergebnisse erlauben einen innovativen Einblick in die Erkenntnisse zur GC-vemittelten Hypertonie. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass GC-Behandlungen von mikrovaskul{\"a}ren Hirnendothelzellen zu einer Stabilisierung der Endothelbarriere f{\"u}hren. Unter pathologischen Bedingungen, wie der MS, wird der protektive GC-Effekt durch andere Faktoren beeintr{\"a}chtigt},
  subject      = {Blut-Hirn-Schranke},
  language  = {de}
}
@phdthesis{MuellerMarschhausen2009,
  author    = {M{\"u}ller-Marschhausen, Katharina},
  title     = {Einfluss von hydrostatischem Druck auf die Integrit{\"a}t des endothelialen Zellverbands},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52039},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Endothelzellen kleiden als einschichtiger Zellverband die Blutgef{\"a}ße aus und bilden so eine Barriere zwischen Blut und Interstitium. Der Austausch von Fl{\"u}ssigkeit und Makromolek{\"u}len {\"u}ber diese Barriere wird durch die transzellul{\"a}re und parazellul{\"a}re Permeabilit{\"a}t reguliert. Die parazellul{\"a}re Permeabilit{\"a}t ist von der Integrit{\"a}t der interzellul{\"a}ren endothelialen Junktionen abh{\"a}ngig. Eine Schw{\"a}chung der Adh{\"a}sion und {\"O}ffnung der Tight Junctions bedingt unweigerlich einen Anstieg der Permeabilit{\"a}t, die bei verschiedenen pathologischen Bedingungen, z.B. inflammatorischen {\"O}demen und allergischem Schock, lebensbedrohlich werden kann. Unter physiologischen Be-dingungen ist das Endothel verschiedenen mechanischen Stimuli wie Scherstress durch den Blutfluß, zyklischer Dehnung durch die Wandspannung und hydrostatischem Druck durch den Blutdruck ausgesetzt. Da die Effekte des hydrostatischen Drucks auf die Biologie der Endothelzelle weitgehend unverstanden sind, sollte in der vorliegenden Arbeit der Einfluss des physiologischen hydrostatischen Drucks auf die Integrit{\"a}t des endothelialen Zellverbands n{\"a}her untersucht werden. Sowohl in mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen als auch in makro-vaskul{\"a}ren Endothelzellen wurde gefunden, dass hydrostatischer Druck von 5-15 cmH2O, wie er typischerweise in Blutkapillaren in vivo herrscht, einen protektiven Einfluss auf die Endothelbarriere gegen{\"u}ber permeabilit{\"a}tssteigernden Einfl{\"u}ssen vermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass eine extrazellul{\"a}re Depletion von Ca2+ durch EGTA zu einem Verlust von VE-Cadherin aus den endothelialen Junktionen mit L{\"u}ckenbildung zwischen den Zellen f{\"u}hrt (dargestellt durch Immunfluoreszenz) und dass dieser Effekt durch die gleichzeitige Applikation eines hydrostatischen Drucks von 15 cmH2O weitgehend verhindert werden konnte. Auch die durch Cytochalasin D induzierte Actindepolymerisation und interzellul{\"a}re L{\"u}ckenbildung sowie die Dissoziation der Zellkontakte und Zellabl{\"o}sung nach Zugabe des Ca2+/Calmodulin-Antagonisten Trifluperazin und die Thrombin-induzierte Zelldissoziation konnten durch gleichzeitige Druckexposition von 15 cmH2O inhibiert werden. Dar{\"u}berhinaus konnte mit Hilfe der Laserpinzetten-Technik gezeigt werden, dass hydrostatischer Druck die Haftung von mit VE-Cadherin beschichteten Mikroperlen an der endothelialen Zelloberfl{\"a}che sowohl in Abwesenheit von extrazellul{\"a}rem Ca2+ als auch unter Einfluss von Cytochalasin D und Trifluperazin nahezu unvermindert erm{\"o}glichte, w{\"a}hrend ohne hydrostatischen Druck die Mikroperlen unter diesen Bedingungen (Ca2+-Depletion, Cytochalasin D, Trifluperazin) nicht mehr hafteten. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde untersucht, welche Mechanismen an den druckvermittelten Signalwegen beteiligt sein k{\"o}nnten. Es ist bekannt, dass cAMP und auch die Mitglieder der Rho-GTPasen-Familie Endothelbarriere-stabilisierende Funktionen haben. Es konnten jedoch keine signifikanten Ver{\"a}nderungen der cAMP-Konzentrationen sowie der Rho A- und Rac 1-Aktivit{\"a}t in makrovaskul{\"a}ren Endothelzellen unter hydrostatischem Druck von 15 cmH2O innerhalb von 45 Minuten nachgewiesen werden. Da Caveolin-1 in der Literatur eine Rolle in der Mechanotransduktion von zyklischer Dehnung und Scherstress zugesprochen wird, wurden im Labor generierte Endothelzellen aus Caveolin-1-defizienten M{\"a}usen untersucht. Caveolin-1 stabilisiert plasmalemmale Invaginationen, die Caveolae, die eine Vielzahl an Molek{\"u}len mit signalgebenden und -weiterleitenden Funktionen beherbergen. In Caveolin-1-defizienten Endothelzellen war hydrostatischer Druck nicht in der Lage eine Destabilisierung des endothelialen Zellrasens durch Cytochalsin D, Trifluperazin und EGTA zu unterdr{\"u}cken. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass ein physiologischer hydrostatischer Druck zur Erhaltung der endothelialen Integrit{\"a}t und ihrer Barrierefunktion beitr{\"a}gt und Caveolin-1-vermittelte Mechanismen bei der Mechanotransduktion des hydrostatischen Drucks eine Rolle spielen.},
  subject      = {Endothel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Baumer2008,
  author    = {Baumer, Yvonne},
  title     = {Die Rolle und Mechanismen der GTPasen Rac 1 und Rho A in der Regulation der Endothelbarriere},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33471},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Endothelzellen kleiden als einschichtiger Zellverband das Innere der Blutgef{\"a}ße aus und wirken als Barriere zwischen Blut und Interstitium. Entz{\"u}ndungen und Erkrankungen wie Lungen{\"o}dem oder Arteriosklerose sind gekennzeichnet durch einen Zusammenbruch der Endothelbarriere. Erste Untersuchungen deuten auf eine bedeutende Rolle der GTPasen der Rho-Familie mit den Hauptvertretern Rho A, Rac 1 und Cdc42 als Regulatoren der Endothelbarriere hin. Bez{\"u}glich der Regulation der Endothelbarriereintegrit{\"a}t werden den GTPasen Rho A und Rac 1 meist antagonistische Funktionen zugeschrieben. In einem ersten Teil dieser Dissertation wurde daher die Funktion der Rho-GTPasen Rho A, Rac 1 und Cdc42 f{\"u}r die Endothelbarriere in verschiedenen Endothelien untersucht. Hierzu wurden drei mikrovaskul{\"a}re Endothelzelltypen verschiedenen Ursprungs sowie makrovaskul{\"a}re Endothelzellen der Pulmonalarterie mit GTPase-aktivierenden oder inaktivierenden bakteriellen Toxinen behandelt. Die Aktivierung von Rho A resultierte in allen Endothelzelltypen mit Ausnahme der mikrovaskul{\"a}ren myokardialen Endothelzellen in einem Zusammenbruch der Endothelbarriere. Die Aktivierung von Rac 1 und Cdc42 f{\"u}hrte in allen Endothelzellarten zu einer Barrierestabilisierung. Dar{\"u}ber hinaus konnte in fast allen Endothelzelltypen durch pharmakologische Inhibition der Rho-Kinase eine Stabilisierung der Endothelbarriere induziert werden. Die Inaktivierung aller GTPasen sowie die alleinige Inaktivierung von Rac 1 f{\"u}hrte zu einem kompletten Zusammenbruch der Endothelbarriere in vitro. Zudem ergaben in vivo-Experimente an perfundierten Rattenmesenterien eine gesteigerte Permeabilit{\"a}t nach Inaktivierung von Rho A, Rac 1 und Cdc42. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die cAMP-vermittelte Stabilisierung der Endothelbarriere genauer charakterisiert und dabei der Einfluss gesteigerter cAMP-Spiegel auf die Aktivit{\"a}t von Rho-GTPasen in humanen dermalen mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen untersucht. Hierbei wurde die cAMP-Konzentration zum einen durch den Einsatz einer Kombination aus dem Adenylatzyklase-Aktivator Forskolin und dem Phosphodiesterase 4-Inhibitor Rolipram und zum anderen durch das cAMP-Analogon 8-pCPT-2'-O-Me-cAMP (O-Me-cAMP) gesteigert. O-Me-cAMP stellt hierbei einen selektiven Aktivator des cAMP nachgeschalteten Epac/Rap 1-Signalweges dar, wohingegen Forskolin/Rolipram durch die generelle cAMP-Steigerung zus{\"a}tzlich die durch Proteinkinase A (PKA) vermittelten Signalwege stimuliert. Messungen des transendothelialen elektrischen Widerstandes zeigten nach cAMP-Anstieg in beiden F{\"a}llen eine Barrierestabilisierung, die mit den Effekten einer Aktivierung von Rac 1 vergleichbar waren. Dies ging mit Ver{\"a}nderungen der Organisation und der Morphologie von Zell-Zell-Kontakten einher. Zus{\"a}tzlich kam es nach cAMP-Steigerung zu einer gesteigerten Rac 1-Aktivierung ohne Beeinflussung der Rho A-Aktivit{\"a}t. Dar{\"u}ber hinaus zeigten Endothelzellen nach cAMP-Anstieg die Bildung eines corticalen Aktinrings und verminderte Stressfaserbildung, was typische Indizien einer Aktivierung von Rac 1 sind. Um die Rolle von Rac 1 n{\"a}her zu untersuchen, wurden Rac 1-Inhibitionsstudien durchgef{\"u}hrt. Die pharmakologische Inhibition der Rac 1-Aktivit{\"a}t resultierte in einer verminderten Endothelbarriereintegrit{\"a}t. F{\"u}r beide cAMP-steigernden Mediatoren kann nach Kombinationsstudien angenommen werden, dass die durch cAMP-Steigerung vermittelten barrierestabilisierenden Effekte durch Rac 1 vermittelt zu sein scheinen. Somit kann aus den Untersuchungen des zweiten Teils dieser Arbeit geschlussfolgert werden, dass cAMP eine gesteigerte Endothelbarrierefunktion sowohl {\"u}ber PKA- als auch {\"u}ber Epac/Rap 1-abh{\"a}ngige Rac 1-Aktivierung vermittelt. Um die Rolle der Rho-GTPasen und von cAMP w{\"a}hrend einer Barrieredestabilisierung zu untersuchen, wurde im dritten Teil Thrombin als barrieredestabilisierender physiologischer Mediator in humanen dermalen mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen genutzt. Thrombin-Gabe f{\"u}hrte zu einem reversiblen Zusammenbruch der Endothelbarriere. Zu diesen Zeitpunkten kam es zu einer signifikanten Inhibition von Rac 1 und einer deutlichen Aktivierung von Rho A. Erst nach 15 min fielen die gesamtzellul{\"a}ren cAMP-Spiegel ab. Innerhalb von 60 min erholte sich die Endothelbarriere und Rac 1- bzw. Rho A-Aktivit{\"a}ten sowie der cAMP-Spiegel erreichten wieder ihr Ausgangsniveau. Vorinkubation der Endothelzellen mit beiden cAMP-steigernden Mediatoren inhibierte den Thrombin-induzierten Barriere-zusammenbruch ebenso wie die Thrombin-vermittelten Ver{\"a}nderungen der Rac 1- und Rho A-Aktivit{\"a}ten. Auch in diesem Zusammenhang durchgef{\"u}hrte Rac 1-Inhibitionsstudien deuten darauf hin, dass die Hemmung der Thrombineffekte durch cAMP-Steigerung u.a. durch Aktivierung von Rac 1 vermittelt wird.},
  subject      = {Endothelbarriere Rho-GTPasen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Elfeber2005,
  author    = {Elfeber, Katrin},
  title     = {Immunologischer Nachweis des Natrium-Glukose-Kotransporters SGLT1 im mikrovaskul{\"a}ren System des Gehirns, des Herzens und des Skelettmuskels},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19221},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Glukose ist einer der Hauptenergielieferanten der S{\"a}ugetierzellen. Aus diesem Grund wird die Glukoseaufnahme durch erleichterte Diffusion durch die GLUT (SLC2) Familie, sowie durch die Familie der sekund{\"a}r aktiven Transporter SGLT (SLC5A) gesichert. In dieser Arbeit wurde ein polyklonaler Antik{\"o}rper gegen SGLT1 aus Kaninchen hergestellt. Dieser Antik{\"o}rper wurde f{\"u}r die Innunhistologie sowie f{\"u}r Western blots eingesetzt. Man sah eine Anf{\"a}rbung von B{\"u}rstensaummembranen an D{\"u}nndarm- und Nierentubulusepithelzellen, aber in diesen Geweben nicht an Mikrogef{\"a}ßen. Dar{\"u}berhinaus konnten wir SGLT1 an der basolateralen Membran von Speicheldr{\"u}senazini sehen, auch hier konnten wir SGLT1 in den Kapillaren nicht sehen. {\"U}berraschenderweise konnte SGLT1 in der Blut-Hirn-Schranke nachgewiesen werden. Auch konnte man die Lokalisation von SGLT1 in den Kapillaren des Herzens und des Skelettmuskels zeigen. Die physiologische und pathophysiologische Bedeutung dieser Lokalisationen liegt noch im Unklaren.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wiegand2002,
  author    = {Wiegand, Johannes Tobias Martin},
  title     = {Einfluß der extrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration und des Aktinfilamentsystems auf die homophile Interaktion von VE-Cadherin},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3386},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Die Barriereeigenschaften des Gef{\"a}ßendothels werden durch Verschluß- und Adh{\"a}renskontakte vermittelt. Das Ca2+-abh{\"a}ngige Zelladh{\"a}sionsmolek{\"u}l VE-Cadherin vermittelt in Adh{\"a}renskontakten die Adh{\"a}sion benachbarter Endothelzellen. Es wurde vermutet, daß die extrazellul{\"a}re Ca2+-Konzentration und das intrazellul{\"a}re Aktinfilamentsystem die Adh{\"a}sionseigenschaften von VE-Cadherin ver{\"a}ndern k{\"o}nnen. Daher wurden diese Einflußfaktoren mit Hilfe der Laserpinzetten-Technik untersucht. Hierzu wurden Latex-Mikroperlen mit rekombinanten VE-Cadherin-Fc-Molek{\"u}len beschichtet, die damit an VE-Cadherin-Molek{\"u}le von Endothelzellen binden und Zell-Zell-Kontakte simulieren konnten. Es zeigte sich, daß die ausschließlich durch VE-Cadherin vermittelte Interaktion zwischen Mikroperlen und Endothelzellen direkt von der extrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration abh{\"a}ngig war und sich durch eine s-f{\"o}rmige Titrationskurve beschreiben ließ: Die Bindungsh{\"a}ufigkeit der Mikroperlen war bei Ca2+-Konzentrationen nahe 0,0 mM gering (26-27 \%), nahm ab 0,8 mM stark zu (38 \%) und erreichte bei 1,8 mM ein Maximum (65 \%). Halbmaximale Bindung (KD) wurde bei 1,1 mM Ca2+ erreicht. Die Bindung war hochkooperativ (Hill Koeffizient nH = 4,6). Um die Eigenschaften des Aktinfilamentsystems zu ver{\"a}ndern, wurden die Zellen mit Cytochalasin B, Cytochalasin D und dem Ca2+-Ionophor A 23187 inkubiert. Dabei nahm die Bindungsh{\"a}ufigkeit der Mikroperlen deutlich gegen{\"u}ber Kontrollbedingungen ab. Es wurde gefolgert, daß ein intaktes Aktinfilamentsystem unmittelbar die Interaktion zwischen VE-Cadherin-Molek{\"u}len st{\"a}rkte. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern damit neue Erkenntnisse {\"u}ber die Eigenschaften von VE-Cadherin: Die Adh{\"a}sion dieses Molek{\"u}ls wird im physiologischen Ca2+-Bereich reguliert und ist direkt von einem intakten Aktinfilamentsystem abh{\"a}ngig. Es ist vorstellbar, daß die durch VE-Cadherin vermittelten Barriereeigenschaften des Endothels in vivo durch {\"a}hnliche Mechanismen reguliert werden. Ein Abfall der Ca2+-Konzentration im Interzellularspalt unter den f{\"u}r die Adh{\"a}sion kritischen Wert von 1,1 mM k{\"o}nnte durch Agonist-vermittelte {\"O}ffnung von Ca2+-Kan{\"a}len erfolgen. Eingestr{\"o}mtes Ca2+ k{\"o}nnte seinerseits {\"u}ber Aktivierung von Gelsolin zur Fragmentation von Aktinfilamenten f{\"u}hren und so die Adh{\"a}sion weiter schw{\"a}chen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Daigeler2001,
  author    = {Daigeler, Adrien},
  title     = {Die Bedeutung von Rho-Proteinen f{\"u}r Migration, Zellkontaktbildung und Aktinfilamentdifferenzierung in Endothelzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1180716},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Das Endothel verf{\"u}gt im wesentlichen {\"u}ber drei dynamische Funktionseinheiten zur Migration und Zellkontaktbildung: Ein intrazellul{\"a}res Ger{\"u}st, bestehend einerseits aus den sogenannten Stressfasern, welche die Zelle durchziehen und vornehmlich an Zell-Zell-Kontakten und Zell-Matrix-Kontakten anhaften und so der Zelle Stabilit{\"a}t geben, und andererseits aus kontraktilen Aktin-Myosinb{\"u}ndeln, welche die Zelle bef{\"a}higen, sich fortzubewegen oder ihre Form zu {\"a}ndern, beispielsweise Ausl{\"a}ufer zu bilden. Zell-Zell-Kontakte, die es den Zellen erm{\"o}glichen, fest aneinander zu haften und sich so einerseits gegenseitig zu st{\"u}tzen und andererseits eine regulierbare Barriere zwischen intravasalem Raum und Interstitium zu bilden. Zell-Matrix-Kontakte, welche die Zelle fest mit dem Untergrund verankern und ein Untersp{\"u}len der Zelle verhindern. Besonders w{\"a}hrend der Migration der Endothelzelle unterliegen diese Systeme st{\"a}ndigem Auf- und Abbau. Diese Funktionseinheiten werden durch Rho-Proteine reguliert. Man unterscheidet drei wichtige Vertreter dieser Gruppe: Rac, CDC42 und RhoA. Es wurde die Prenylierung von Proteinen und damit auch die Prenylierung von Rho-Proteinen durch den HMG-CoA-Reduktase-Hemmer Lovastatin unterdr{\"u}ckt. In einer zweiten Versuchsserie wurden alle Rho-Proteine unselektiv durch Toxin-B, einem Toxin aus Clostridium difficile, und anschließend selektiv RhoA durch C3-Toxin aus Clostridium botulinum inaktiviert. Es wurden die Effekte auf Prim{\"a}rkulturen von Endothelzellen aus dem Truncus pulmonalis des Schweins, besonders im Hinblick auf Migration, Stressfasersystem, Zell-Zell- und Zell-Matrix-Kontakte, mit Hilfe immuncytochemischer Methoden beobachtet. Es konnte gezeigt werden, daß die Rho-Proteine wesentlich f{\"u}r die Bildung von Zellausl{\"a}ufern, wie zum Beispiel Lamellopodien, und die Migration in Endothelzellen sind. Zudem konnte belegt werden, daß Aufbau und Aufrechterhaltung des Aktinfilamentsystems und des kontraktilen Apparates der Endothelzellen im wesentlichen {\"u}ber das geranylierte RhoA reguliert werden. Die Effekte der unselektiven Rho-Protein-Hemmung unterschieden sich hier kaum von denen der selektiven RhoA-Hemmung. Auch die Unterdr{\"u}ckung der Geranyl-Prenylierung zeigte vergleichbare Ergebnisse. Die Aufrechterhaltung der Zell-Zell-Kontakte ist allerdings RhoA-unabh{\"a}ngig, da es trotz selektiver RhoA-Hemmung durch C3-Toxin nicht zur Aufl{\"o}sung der Zell-Zell-Kontakte kam. Diese werden vielmehr {\"u}ber Rac und/oder CDC42 gesteuert, denn erst durch die Blockierung aller Rho-Proteine durch Toxin-B kam es zur L{\"u}ckenbildung zwischen den Zellen. Auch hier spielt die Geranylierung der Rho-Proteine eine wichtige Rolle, da die Geranylierungshemmung {\"a}hnliche Effekte wie die Hemmung durch Toxin-B zeigte. Die Ausbildung und Aufrechterhaltung der Fokalkontakte erfolgt im wesentlichen auch {\"u}ber die geranylierten Rho-Proteine, wobei RhoA hier die entscheidende Rolle zuzukommen scheint. Somit konnte in dieser Arbeit die entscheidende Rolle der Rho-Proteine und im speziellen die des RhoA-Proteins bei der Regulation wesentlicher Funktionseinheiten der Endothelzelle aufgezeigt werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dziewior2001,
  author    = {Dziewior, Frank},
  title     = {Messung der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration in Gef{\"a}ßendothelzellen unter rheologischer Beanspruchung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1181128},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Die den Zellstoffwechsel und das Zytoskelett betreffenden Adaptationsvorg{\"a}nge in Endothelzellen unter rheologischer Beanspruchung sind von besonderem klinischen Interesse, da Gef{\"a}ßwandsch{\"a}den eine entscheidende pathogenetische Relevanz bei der Entstehung vaskul{\"a}rer Erkrankungen wie z.B. der Arteriosklerose zukommt. Der intrazellul{\"a}re Signalweg, {\"u}ber den die Zelle einen rheologischen Reiz in eine entsprechende Zellantwort umsetzt, ist bisher weitgehend ungekl{\"a}rt geblieben, wobei eine Erh{\"o}hung der zytosolischen Calciumkonzentration als Signalgeber diskutiert wurde. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, einen Messplatz zu etablieren, der es gestattet, Ver{\"a}nderungen in der zytosolischen Calciumkonzentration in kultivierten Endothelzellen nach Applikation von Ca2+-erh{\"o}henden Agonisten, Calciumionophoren sowie w{\"a}hrend rheologischer Beanspruchung in Echtzeit zu dokumentieren. Die Eignung des verwendeten rheologischen Systems f{\"u}r Scherstressexperimente konnte durch die Beobachtung der f{\"u}r Endothelzellen unter rheologischer Beanspruchung typischen zytoskelettalen Umbauvorg{\"a}nge im Sinne einer Neuordnung der Aktinfilamente mit der Ausbildung von Stressfasern gezeigt werden. Erstmalig konnte dabei auch die Reaktion mikrovaskul{\"a}rer Endothelzellen der MyEnd-Zelllinie der Maus auf Scherstressbeanspruchung gesehen werden. Bei diesen Zellen konnte eine Vermehrung des F-Aktin-Gehaltes beobachtet werden, im Gegensatz zu kultivierten Endothelzellen des Truncus pulmonalis des Hausschweins blieb aber eine signifikante Bildung von Stressfasern aus. Diese unterschiedliche Verhalten ist wahrscheinlich der andersartigen Zellmorphologie der MyEnd-Zellen zuzuschreiben. Es konnte in zwei verschiedenen Endothelzellsystemen gezeigt werden, daß Gef{\"a}ßendothelzellen den Kontakt mit verschiedenen endogenen Stimuli bzw. Calciumionophoren mit einer zytosolischen Calciumerh{\"o}hung unterschiedlichen Ausmaßes beantworten. Bei einsetzendem oder sich verst{\"a}rkenden Fl{\"u}ssigkeitsscherstress konnte von uns hingegen keine Calciumantwort beobachtet werden. An der Induktion zytoskelettaler Umbauvorg{\"a}nge scheint Calcium als Botenstoff in den hier untersuchten Zellsystemen also nicht prim{\"a}r beteiligt zu sein},
  language  = {de}
}