@phdthesis{Kuhnen2006,
  author    = {Kuhnen, Sebastian},
  title     = {Charakterisierung von sFRP4 als phosphatsensitives Phosphatonin in mesenchymalen Stammzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22738},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Phosphat stellt einen essenziellen Bestandteil der Knochenhartsubstanz dar und ist zudem erforderlich, um mesenchymale Stammzellen osteogen zu differenzieren. Bei der Aufkl{\"a}rung molekularer Pathomechanismen von St{\"o}rungen der Phosphathom{\"o}ostase wurden in den vergangenen zehn Jahre mehrere Botenstoffe identifiziert, die spezifische Wirkungen auf den systemischen Phosphathaushalt haben. Die als „Phosphatonine" bezeichneten Substanzen FGF23 (Fibroblastenwachstumsfaktor 23), sFRP4 (secreted frizzled related protein 4), FGF7 (Fibroblastenwachstumsfaktor 7) und MEPE (matrix extracellular phosphoglycoprotein) induzieren eine negative Phosphatbilanz, indem sie an der Niere phosphaturisch wirken. Ziel dieser Arbeit war es, eventuell vorhandene Interaktionen zwischen knochenbildenden Zellen, Phosphat und den inzwischen bekannten Substanzen mit Wirkung auf den Phosphathaushalt zu charakterisieren. Dazu wurden immortalisierte Zelllinien mesenchymaler Stammzellen (hMSC-TERT) und fetaler Osteoblasten (hFOB) konzentrations- und zeitabh{\"a}ngig mit Phosphat stimuliert (von 1,25 mM bis 20 mM, von 0 bis 48 h). Die quantitative real-time-PCR zur relativen mRNA-Quantifizierung wurde dabei in der Arbeitsgruppe als Methode etabliert, um den Einfluss dieser erh{\"o}hten Phosphatspiegel im N{\"a}hrmedium auf die Expression von Genen des Phosphatstoffwechsels und Markern der osteogenen Differenzierung zu analysieren. Untersucht wurden Col1 (Kollagen 1), OC (Osteokalzin), AP (Alkalische Phosphatase) und OP (Osteopontin) als Differenzierungsmarker, Pit-1 (Natrium-Phosphattransporter), sFRP4, MEPE und FGF23 als Schl{\"u}sselsubstanzen im Phosphatstoffwechsel sowie Aktin und EF1a als Housekeeping-Gene. Die real-time-PCR wurde mit der SYBR® Green-Methode durchgef{\"u}hrt, die Effizienzbestimmung erfolgte mit LinRegPCR, die Auswertung mit REST© und REST 2005, jeweils f{\"u}r die ermittelte Effizienz und die als optimal angenommene Effizienz (E=2). Zun{\"a}chst konnte die Expression des Natrium-Phosphattransporters Pit-1 in den Zellen hMSC-TERT und hFOB nachgewiesen werden. Bei beiden Zelllinien zeigte sich, dass die Expression von sFRP4 mit steigender Phosphatkonzentration bzw. steigender Stimulationsdauer nach unten reguliert wird. Beim Vergleich aller stimulierten Proben mit den unstimulierten Kontrollen fiel das Expressionsverh{\"a}ltnis bei hMSC-TERT ungef{\"a}hr auf die H{\"a}lfte des Ausgangswertes (0,52; p<0,05), bei hFOB reduzierte es sich auf zwei Drittel (0,67; p<0,05). Es ist somit anzunehmen, dass Phosphat in der Lage ist, die Genexpression von sFRP4 in hMSC-TERT und hFOB nach unten zu regulieren. F{\"u}r Pit-1 ergab sich bei hMSC-TERT der Hinweis auf eine gesteigerte mRNA-Expression unter Phosphateinwirkung, f{\"u}r hFOB-Zellen konnte diese Beobachtung nicht gemacht werden. Beide Zelllinien zeigten unter Phosphat-Stimulation und maximaler Einwirkzeit von 48 h kein einheitliches Expressionsmuster, das auf eine beginnende Differenzierung hinweisen w{\"u}rde. Der in dieser Arbeit gefundene Hinweis auf eine Phosphatsensitivit{\"a}t von sFRP4 in mesenchymalen Stammzellen und Osteoblasten l{\"a}sst somit die Vermutung einer physiologischen Beteiligung von sFRP4 an der Phosphatregulation zu. Es bleibt zu kl{\"a}ren, inwieweit andere Phosphatonine an solchen Signalachsen beteiligt sind. Spekuliert werden kann, dass sFRP4 auch als Antagonist des Wnt-Signalweges bei Differenzierungsvorg{\"a}ngen eine gr{\"o}ßere Rolle spielt als bisher angenommen. Des Weiteren sollte in der vorliegenden Arbeit ein Genexpressionssystem (Tet-On™ Konstrukt) in mesenchymalen adulten Stammzellen (hMSC-TERT) etabliert werden, mit dem im Endzustand die Expression beliebiger Gene Tetracyclin-abh{\"a}ngig induziert werden kann. Diese Arbeiten konnten bis zur ersten Transfektion erfolgreich durchgef{\"u}hrt werden: F{\"u}r einen Referenz-Vektor zeigte sich eine ausgepr{\"a}gte Induzierbarkeit durch Doxycyclin. Als erstes Gen sollte sFRP4 {\"u}berexprimiert werden, das daf{\"u}r zun{\"a}chst isoliert, sequenziert und kloniert wurde und nun f{\"u}r den Einsatz in diesem Genexpressionssystem zur Verf{\"u}gung steht. Die Aufkl{\"a}rung der Regulationsmechanismen und auch der Wirkungsweise von Phosphat wird ein wichtiges Ziel zuk{\"u}nftiger Forschung sein und eventuell neue therapeutische M{\"o}glichkeiten zur Behandlung von krankhaften Abweichungen der Phosphathom{\"o}ostase er{\"o}ffnen.},
  language  = {de}
}