@phdthesis{Nirchal2024,
  author    = {Nirchal, Naveen Kumar},
  title     = {Mechanistische Regulierung des gastro{\"o}sophagealen {\"U}bergangs und die Rolle der Retins{\"a}ure bei der Entwicklung des Barrett-{\"O}sophagus},
  doi       = {10.25972/OPUS-31155},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-311556},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Der gastro{\"o}sophageale {\"U}bergang (GEJ), der die Region abgrenzt, in der der distale {\"O}sophagus auf die proximale Magenregion trifft, ist bekannt f{\"u}r die Entwicklung pathologischer Zust{\"a}nde, wie Metaplasie und Adenokarzinom des {\"O}sophagus (EAC). Es ist wichtig, die Mechanismen der Entwicklungsstadien zu verstehen, die zu EAC f{\"u}hren, da die Inzidenzrate von EAC in den letzten 4 Jahrzehnten um das 7-fache gestiegen ist und die Gesamt{\"u}berlebensrate von 5 Jahren 18,4 \% betr{\"a}gt. In den meisten F{\"a}llenwird die Diagnose im fortgeschrittenen Stadium ohne vorherige Symptome erstellt. Der Hauptvorl{\"a}ufer f{\"u}r die Entwicklung von EAC ist eine pr{\"a}maligne Vorstufe namens Barrett-{\"O}sophagus (BE). BE ist der metaplastische Zustand, bei dem das mehrschichtige Plattenepithel des nativen {\"O}sophagus durch ein spezialisiertes einschichtiges S{\"a}ulenepithel ersetzt wird, das die molekularen Eigenschaften des Magen- sowie des Darmepithels aufweist. Zu den wichtigsten Risikofaktoren f{\"u}r die Entwicklung von BE geh{\"o}ren die chronische gastro{\"o}sophageale Refluxkrankheit (GERD), eine ver{\"a}nderte Mikrobiota und ver{\"a}nderte Retins{\"a}ure-Signalwege (RA). Es ist unklar, welche Zelle der Ursprung f{\"u}r BE ist, da es keine eindeutigen Beweisen f{\"u}r den Prozess der BE-Initiation gibt. In dieser Arbeit habe ich untersucht, wie die GEJ-Hom{\"o}ostase in gesundem Gewebe durch stammzellregulatorische Morphogene aufrechterhalten wird, welche Rolle der Vitamin-A (RA-Signal{\"u}bertragung) spieltund wie ihre Ver{\"a}nderung zur BE-Entwicklung beitr{\"a}gt. Im ersten Teil meiner Dissertation habe ich anhand von Einzelmolek{\"u}l-RNA in situ-Hybridisierung und Immunhistochemie eindeutig das Vorhandensein von zwei Arten von Epithelzellen nachweisen k{\"o}nnen, dem Plattenepithel in der Speiser{\"o}hre und dem S{\"a}ulenepithel imMagenbereich des GEJ. Mittels Abstammungsanalysen im Mausmodell konnte ich zeigen, dass die Epithelzellen des {\"O}sophagus und des Magens von zwei verschiedenen epithelialen Stammzelllinien imGEJ abstammen. Die Grenze zwischen Plattenepithel und S{\"a}ulenepithelzellen im SCJ des GEJ wirddurch gegens{\"a}tzliche Wnt-Mikroumgebungen streng reguliert. Plattenepithelstammzellen des {\"O}sophagus werden durch das Wnt-hemmende Mikroumgebungssignal aufrechterhalten, w{\"a}hrend Magens{\"a}ulenepithelzellen durch das Wnt-aktivierende Signal aus dem Stromakompartiment erhalten werden. Ich habe die in vivo Erhaltung der Epithelstammzellen des GEJ mit Hilfe eines in vitro Epithel-3D-Organoidkulturmodells rekonstruiert. Das Wachstum und die Vermehrung von Magens{\"a}ulenepithel-Organoiden h{\"a}ngen von Wnt-Wachstumsfaktoren ab, w{\"a}hrend das Wachstum von Plattenepithel-Organoiden von Wnt-defizienten Kulturbedingungen abh{\"a}ngt. Dar{\"u}ber hinaus zeigte die Einzelzell-RNA-Sequenzanalyse (scRNA-seq) der aus Organoiden gewonnenenEpithelzellen, dass der nicht-kanonische Wnt/ planar cell polarity (PCP) Signalweg an der Regulierung der Plattenepithelzellen beteiligt ist. Im Gegensatz dazu werden s{\"a}ulenf{\"o}rmige Magenepithelzellen durch den kanonischen Wnt/beta-Catenin- und den nicht-kanonischen Wnt/Ca2+-Weg reguliert. Meine Daten zeigen, dass die SCJ-Epithelzellen, die am GEJ verschmelzen, durch entgegengesetzte stromale Wnt-Faktoren und unterschiedliche Wnt-Weg-Signalee in den Epithelzellen reguliert werden. Im zweiten Teil der Dissertation untersuchte ich die Rolle der bioaktiven Vitamin A Verbindung RA auf {\"O}sophagus- und Magenepithelstammzellen. Die In-vitro-Behandlung von epithelialen Organoiden der Speiser{\"o}hre und des Magens mitRA oder seinem pharmakologischen Inhibitors BMS 493 zeigte, dass jeder Zelltyp unterschiedlich reguliert wurde. Ich beobachtete, dass eine verst{\"a}rkte RA die Differenzierung von Stammzellen und den Verlust der Schichtung f{\"o}rderte, w{\"a}hrend die RA-Hemmung zu einer verst{\"a}rkten Stammzellbildung und Regeneration im mehrschichtigen Epithel der Speiser{\"o}hre f{\"u}hrte. Im Gegensatz zur Speiser{\"o}hre ist der RA-Signalweg in Magen-Organoiden aktiv, und die Hemmung von RA hat ein reduziertes Wachstum von Magen-Organoiden. Globale transkriptomische Daten und scRNA-seq-Daten zeigten, dass derRA-Signalweg einen Ruheph{\"a}notyp in den {\"O}sophaguszellen induziert. Dagegen f{\"u}hrt das Fehlen von RA in Magenepithelzellen zur Expression von Genen, die mit BE assoziiert sind. Daher isteine r{\"a}umlich definierte Regulation der Wnt- und Retins{\"a}ure-Signalgebung amGEJ entscheidend f{\"u}r eine gesunde Hom{\"o}ostase, und ihre St{\"o}rung f{\"u}hrt zur Entwicklung von Krankheiten.},
  subject      = {Retinoes{\"a}ure},
  language  = {en}
}