@phdthesis{Ullrich2014,
  author    = {Ullrich, Melanie},
  title     = {Identification of SPRED2 as a Novel Regulator of Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis Activity and of Body Homeostasis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-107355},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {SPRED proteins are inhibitors of the Ras/ERK/MAPK signaling pathway, an evolutionary highly conserved and very widespread signaling cascade regulating cell proliferation, differentiation, and growth. To elucidate physiological consequences of SPRED2 deficiency, SPRED2 KO mice were generated by a gene trap approach. An initial phenotypical characterization of KO mice aged up to five months identified SPRED2 as a regulator of chondrocyte differentiation and bone growth. Here, the loss of SPRED2 leads to an augmented FGFR-dependent ERK activity, which in turn causes hypochondroplasia-like dwarfism. However, long term observations of older KO mice revealed a generally bad state of health and manifold further symptoms, including excessive grooming associated with severe self-inflicted wounds, an abnormally high water uptake, clear morphological signs of kidney deterioration, and a reduced survival due to sudden death. Based on these observations, the aim of this study was to discover an elicitor of this complex and versatile phenotype. The observed kidney degeneration in our SPRED2 KO mice was ascribed to hydronephrosis characterized by severe kidney atrophy and apoptosis of renal tubular cells. Kidney damage prompted us to analyze drinking behavior and routine serum parameters. Despite polydipsia, which was characterized by a nearly doubled daily water uptake, the significantly elevated Na+ and Cl- levels and the resulting serum hyperosmolality could not be compensated in SPRED2 KOs. Since salt and water balance is primarily under hormonal control of aldosterone and AVP, we analyzed both hormone levels. While serum AVP was similar in WTs and KOs, even after experimental water deprivation and an extreme loss of body fluid, serum aldosterone was doubled in SPRED2 KO mice. Systematic investigation of contributing upstream hormone axes demonstrated that hyperaldosteronism developed independently of an overactivated Renin-Angiotensin system as indicated by halved serum Ang II levels in KO mice. However, aldosterone synthase expression in the adrenal gland was substantially augmented. Serum corticosterone, which is like aldosterone released from the adrenal cortex, was more than doubled in SPRED2 KOs, too. Similar to corticosterone, the production of aldosterone is at least in part under control of pituitary ACTH, which is further regulated by upstream hypothalamic CRH release. In fact, stress hormone secretion from this complete hypothalamic-pituitary-adrenal axis was upregulated because serum ACTH, the mid acting pituitary hormone, and hypothalamic CRH, the upstream hormonal inductor of HPA axis activity, were also elevated by 30\% in SPRED2 KO mice. This was accompanied by an upregulated ERK activity in paraventricular nucleus-containing hypothalamic brain regions and by augmented hypothalamic CRH mRNA levels in our SPRED2 KO mice. In vitro studies using the hypothalamic cell line mHypoE-44 further demonstrated that both SPRED1 and SPRED2 were able to downregulate CRH promoter activity, CRH secretion, and Ets factor-dependent CRH transcription. This was in line with the presence of various Ets factor binding sites in the CRH promoter region, especially for Ets1. Thus, this study shows for the first time that SPRED2-dependent inhibition of Ras/ERK/MAPK signaling by suppression of ERK activity leads to a downregulation of Ets1 factor-dependent transcription, which further results in inhibition of CRH promoter activity, CRH transcription, and CRH release from the hypothalamus. The consecutive hyperactivity of the complete HPA axis in our SPRED2 KO mice reflects an elevated endogenous stress response becoming manifest by excessive grooming behavior and self-inflicted skin lesions on the one hand; on the other hand, in combination with elevated aldosterone synthase expression, this upregulated HPA hormone release explains hyperaldosteronism and the associated salt and water imbalances. Both hyperaldosteronism and polydipsia very likely contribute further to the observed kidney damage. Taken together, this study initially demonstrates that SPRED2 is essential for the appropriate regulation of HPA axis activity and of body homeostasis. To further enlighten and compare consequences of SPRED2 deficiency in mice and particularly in humans, two follow-up studies investigating SPRED2 function especially in heart and brain, and a genetic screen to identify human SPRED2 loss-of-function mutations are already in progress.},
  subject      = {Renin-Angiotensin-System},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Lies2013,
  author    = {Lies, Barbara Christiane},
  title     = {Untersuchung zur NO/cGMP-Signaltransduktion in der glatten Muskulatur von NO-GC-defizienten M{\"a}usen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85499},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Stickstoffmonoxid (NO)/cGMP-Signaltransduktion besitzt eine entscheidende Rolle bei der Tonusregulation der glatten Muskulatur. Dabei ist NO neben seiner herausragenden Bedeutung f{\"u}r das vaskul{\"a}re System einer der wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitter im Gastrointestinaltrakt. Die Wirkung von NO beruht haupts{\"a}chlich auf der Aktivierung der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase (NO-GC), die aus zwei Untereinheiten aufgebaut ist (α und ß). Die Deletion der ß1-Untereinheit in M{\"a}usen resultiert in einem vollst{\"a}ndigen NO-GC-Knockout (GCKO). Im Gastrointestinaltrakt ist die Expression von NO-GC in glatten Muskelzellen (SMC), interstitiellen Zellen von Cajal (ICC) und Fibroblasten-{\"a}hnlichen Zellen (FLC) nachgewiesen. In dieser Arbeit wurde die Bedeutung des NO/cGMP-Signalweges f{\"u}r die Regulation von Kontraktion und Relaxation innerhalb dieser drei Zelltypen anhand von zellspezifischen GCKO-Tieren untersucht. SMC- und ICC-spezifische GCKO-Tiere waren bereits vorhanden. FLC-spezifische GCKO-Tiere wurden generiert und mit den vorhandenen ICC- und SMC-GCKO-Linien gekreuzt, um Doppel- und Tripel-Knockout-Tiere zu erhalten. FLC-GCKO-Tiere zeigen eine NO-induzierte Relaxation glattmuskul{\"a}ren Gewebes, die der von WT-Tieren gleicht. Auch Gewebe von FLC/ICC- und FLC/SM-GCKO-Tieren kann durch NO relaxiert werden. Erst die Deletion der NO-GC in allen drei Zelltypen (Tripel-GCKO) f{\"u}hrt zu einer Unterbrechung der NO-Relaxation, wie sie aus GCKO-Tieren bekannt ist. {\"U}berraschenderweise zeigt sich bei FLC-GCKO-Tieren eine beschleunigte Darmpassagezeit. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen darauf schließen, dass die NO-GC in allen drei Zelltypen des Gastrointestinaltrakts an der nitrergen Signaltransduktion beteiligt ist, wenn auch auf unterschiedliche Weise. Es besteht demnach eine Interaktion zwischen den verschiedenen Zelltypen, die durch weiterf{\"u}hrende Versuche mit den vorhandenen Doppel-Knockout-Tieren sowie der Tripel-GCKO-Linie n{\"a}hergehend untersucht werden muss. Der zweite Teil der Arbeit besch{\"a}ftigte sich mit der Rolle der NO-GC im unteren Harntrakt. Dort liegt die NO-GC in verschieden Zelltypen vor. In Urethra-Gewebe wird die NO-GC ausschließlich in SMC exprimiert, w{\"a}hrend sie in der Harnblase einzig in interstitiellen Zellen, nicht aber in SMC, befindet. Funktionell hat dies zur Folge, dass die NO-induzierte Urethra-Relaxation ausschließlich von glatten Muskelzellen vermittelt wird. Die Harnblasenmuskulatur hingegen zeigt keine Relaxation auf NO-Gabe hin. Die Identifizierung der NO-GC-exprimierenden interstitiellen Zellen sowie ihre Funktion sind bislang ungekl{\"a}rt. In einem dritten Projekt wurden Untersuchungen zur Effektivit{\"a}t der NO-GC-Inhibitoren ODQ und NS2028 durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem Einsatz der Inhibitoren nicht von einer vollst{\"a}ndigen Hemmung der NO-GC ausgegangen werden sollte. Drei Faktoren beeinflussen nachhaltig die Inhibitor-Effektivit{\"a}t: (1) die Klasse des NO-Donors, (2) die Inkubationszeit mit dem Inhibitor und dem NO-Donor sowie (3) die St{\"a}rke der Vorkontraktion bei Versuchen mit Glattmuskelgewebe. Die Wahl dieser Parameter bestimmt, in welchem Ausmaß ODQ und NS2028 die NO-stimulierte NO GC inhibieren k{\"o}nnen. Aus diesem Projektteil resultiert, dass man den Einsatz dieser Inhibitoren nicht, wie vielfach in der Literatur vorzufinden, als Beweis f{\"u}r cGMP unabh{\"a}ngige Effekte nutzen sollte.},
  subject      = {Glatte Muskulatur},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Groneberg2011,
  author    = {Groneberg, Dieter},
  title     = {Funktion der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase in der glatten Muskulatur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-67689},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die Stickstoffmonoxid (NO)-cGMP-Signalkaskade spielt eine entscheidende Rolle in der Kontrolle des glatten Muskeltonus. NO ist einer der wichtigsten vaskul{\"a}ren Faktoren f{\"u}r die Relaxation der Blutgef{\"a}ße sowie f{\"u}r die Regulation des Blutdruckes und fungiert ebenfalls als wichtigster inhibitorischer Neurotransmitter im gastrointestinalen Trakt. Es wirkt haupts{\"a}chlich {\"u}ber die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase (NO-GC), die aus zwei Untereinheiten aufgebaut ist (α und ß). Deletion der ß1-Untereinheit in M{\"a}usen f{\"u}hrt zu einem vollst{\"a}ndigen NO-GC-Knockout (GCKO). GCKO-M{\"a}use zeigen keine NO-induzierte Relaxation der vaskul{\"a}ren und gastrointestinalen glatten Muskulatur. Die M{\"a}use zeigen eine arterielle Hypertonie und eine verl{\"a}ngerte Magen-Darm-Transportzeit, die in eine gastrointestinale Dysfunktion m{\"u}ndet. Allerdings erlaubt eine vollst{\"a}ndige Deletion der NO-GC in den M{\"a}usen keine Identifikation des Zell- bzw. Gewebe-Typs, der f{\"u}r den erh{\"o}hten Blutdruck und die gastrointestinale Dysfunktion verantwortlich ist. Um die relative Beteiligung der glatten Muskelzellen an der Hypertonie und der gest{\"o}rten Darm-Motilit{\"a}t zu bestimmen, wurden Glattmuskel-spezifische Knockout-M{\"a}use f{\"u}r die ß1-Untereinheit der NO-GC (SM-GCKO) generiert. Die SM-GCKO-M{\"a}use entwickelten im Verlauf der Deletion eine arterielle Hypertonie in Kombination mit einem Verlust der NO-induzierten Glattmuskelrelaxation. Diese Daten zeigen, dass die Deletion der NO-GC in den glatten Muskelzellen v{\"o}llig ausreichend ist, eine Hypertonie zu erzeugen. {\"U}berraschenderweise ist die Darm-Motilit{\"a}t der SM-GCKO-M{\"a}use im Vergleich zu den WT-M{\"a}usen unver{\"a}ndert. In gastrointestinaler Muskulatur exprimieren neben den glatten Muskelzellen auch die interstitiellen Zellen von Cajal (ICC) die NO-GC. Mithilfe einer Cre-spezifischen Maus f{\"u}r ICC wurde eine Mauslinie generiert, der die NO-GC in beiden Zelltypen fehlt. Der gastrointestinale Ph{\"a}notyp dieser Doppel-Knockouts {\"a}hnelt dem der totalen GCKO-Tiere: Die nitrerge Relaxation fehlt und die Magen-Darm-Transportzeit ist verl{\"a}ngert. Zusammenfassend f{\"u}hrt eine Deletion der NO-GC in glatten Muskelzellen und gleichzeitig in den ICC zu einer vollst{\"a}ndigen Unterbrechung der nitrergen Relaxation in GI Trakt.},
  subject      = {Knockout <Molekulargenetik>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Erxleben2011,
  author    = {Erxleben, Franziska},
  title     = {cDNA-Microarray-Analyse von ZNS-Kaliumkanal defizienten M{\"a}usen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65640},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Ziel der Arbeit war die Erstellung eines „Kaliumkanal-Chips", die Entwicklung einer geeigneten Messmethode und Auswertungsstrategie, die Durchf{\"u}hrung von Testmessungen und die Untersuchung eines Knockout-Mausstammes auf den Genexpressionsstatus und die auftretenden Kompensationsmechanismen. Am Beginn der Arbeit stand vor allem die Auswahl der zu untersuchenden Kaliumkanal-Gene und die Sammlung von Sequenz-Informationen. Ausgehend davon konnte die cDNAMicroarray-Technologie als Methode der Wahl bestimmt werden und die entsprechenden Vorbereitungen f{\"u}r die Umsetzung getroffen werden. Die ersten Messungen im Zuge der Methodenentwicklungen zeigten vor allem, dass jeder Microarray seine individuellen Probleme mit sich bringt, ließen jedoch auch schon erahnen, welche umfangreichen M{\"o}glichkeiten diese Technologie bietet. Dann folgten Versuchsmessreihen, wie die Untersuchung der lterspezifischen Expression und der Vergleich von bestimmten Gehirnabschnitten mit dem Gesamtgehirn. Den Abschluss bildete die Messung der TRESK-Knockout-Mauslinie im Vergleich zu ihrem Wildtyp. Hier stand die Frage nach m{\"o}glichen Kompensationsmechanismen im Vordergrund. Mit kcnk16 haben die Messungen einen interessanten Kandidaten aus der gleichen Genfamilie geliefert, dessen Funktion und Kompensationsverm{\"o}gen nun in weiteren Tests zu untersuchen ist. Die Arbeit hat gezeigt, dass der Einsatz der Microarray-Technologie zur Untersuchung von Genexpressionsdaten bei Ionenkanalfamilien geeignet ist. Das Fundament der Microarrayanalyse von Kaliumkan{\"a}len mit einem individuell entwickelten Microarray ist zum einen das Wissen um Genetik und Funktion der Kaliumkan{\"a}le und zum anderen die Technologie, die eine solche Analyse m{\"o}glich macht. Die Tatsache, dass S{\"a}ugerorganismen wie Maus und Mensch eine solch hohe Zahl an Kaliumkan{\"a}len entwickelt haben und im st{\"a}ndigen Zellstoffwechsel in umfassender Form einsetzen, zeigt die Bedeutung dieser Ionenkanalfamilie und macht die Forschung an diesen Kan{\"a}len so interessant und wichtig f{\"u}r die medizinische Grundlagenforschung. Eine Vielzahl von Krankheiten kann schon jetzt direkt oder indirekt auf Gendefekte bei Kaliumkanal-Genen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Mit der Microarray-Analyse steht nun eine Technologie zu Verf{\"u}gung, die es erm{\"o}glicht, die Expression dieser Gene direkt zu untersuchen und m{\"o}gliche Kompensationsvorg{\"a}nge aufzudecken. Damit k{\"o}nnen Zusammenh{\"a}nge ermittelt werden, die die Grundlage f{\"u}r weitere Forschungen sein k{\"o}nnen, mit deren Hilfe wir Krankheiten wie Depression eines Tages wirklich verstehen und behandeln k{\"o}nnen.},
  subject      = {Maus},
  language  = {de}
}