@article{LinsenmairSchmuck1988,
  author    = {Linsenmair, Karl Eduard and Schmuck, R.},
  title     = {Adaptations of the reed frog Hyperbolius viridiflavus to its arid environment. III. Aspects of nitrogen metabolism and osmuregulation in the reed frog, H. viridiflavus taeniatus, with special reference to the role of iridophores},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-78108},
  year      = {1988},
  abstract  = {Reed frogs of the superspecies Hyperolius viridiflavus occur throughout the seasonally very dry and hot African savannas. Despite their small size (300-700 mg), estivating reed frogs do not avoid stressful conditions above ground by burrowing into the soil, but endure the inhospitable climate relatively unprotected, clinging to mostly dry grass sterns. They must have emcient mechanisms to enable them to survive e.g. very high temperatures, low relative hurnidities, and high solar radiation loads. Mechanisms must also have developed to prevent poisoning by the nitrogenous wastes that inevitably result from protein and nucleotide turnover. In contrast to fossorial amphibians, estivating reed frogs do not become torpid. Reduction in metabolism is therefore rather Iimited so that nitrogenous wastes accumulate faster in these frogs than in fossorial amphibians. This severely aggravates the osmotic problems caused by dehydration. During dry periods total plasma osmolarity greatly increases, mainly due to urea accumulation. Of the total urea accumulated over 42 days of experimental water deprivation, 30\% was produced during the first 7 days. In the next 7 days rise in plasma urea content was negligible. This strong initial increase of urea is seen as a byproduct of elevated amino acid catabolism following the onset of dry conditions. Tbe rise in total plasma osmolarity due to urea accumulation, however, is not totally disadvantageous, but enables fast rehydration when water is available for very short periods only. Voiding of urine and feces eeases once evaporative water loss exceeds 10\% of body weight. Tberefore, during continuous water deprivation, nitrogenous end products are not excreted. After 42 days of water deprivation, bladder fluid was substantially depleted, and urea coneentration in the remaining urine (up to 447 mM) was never greater than in plasma fluid. Feces voided at the end of the dry period after water uptake contained only small amounts of nitrogenous end products. DSF (dry season frogs) seemed not to be uricotelic. Instead, up to 35\% of the total nitrogenous wastes produced over 42 days of water deprivation were deposited in an osmotically inert and nontoxic form in iridophore crystals. The increase in skin purine content averaged 150 µg/mg dry weight. If urea had been the only nitrogenous waste product during an estivation period of 42 days, lethal limits of total osmolarity (about 700 mOsm) would have been reached 10-14 days earlier. Thus iridophores are not only involved in colour change and in reducing heat load by radiation remission, but are also important in osmoregulation during dry periods. The seIective advantages of deposition of guanine rather than uric acid are discussed.},
  subject      = {Biologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Andronic2014,
  author    = {Andronic, Joseph},
  title     = {Volumenregulatorische Transportwege von anorganischen und organischen Osmolyten in S{\"a}ugetierzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103255},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die Aufrechterhaltung des Zellvolumens unter variablen osmotischen Bedingungen stellt f{\"u}r nahezu alle tierischen Zellen eine essenzielle Aufgabe dar. Um regulatorische Volumenanpassungen vorzunehmen besitzen sie daher effektive Mechanismen, mit deren Hilfe der zellul{\"a}re Gehalt an organischen und anorganischen Osmolyten erh{\"o}ht (= regulatorische Volumenzunahme; RVI) oder gesenkt (= regulatorische Volumenabnahme; RVD) werden kann. Trotz langj{\"a}hriger Forschung auf diesem Gebiet konnten die hieran beteiligten Transportwege f{\"u}r Osmolyte bisher nur unvollst{\"a}ndig aufgekl{\"a}rt werden. Insbesondere bei T-Lymphozyten sind wichtige Zellfunktionen wie die Proliferation, Migration und die T-Zell-Aktivierung eng mit volumenregulatorischen Mechanismen verbunden. Bei all diesen Prozessen sind u. a. unterschiedliche Kaliumkan{\"a}le beteiligt, die insbesondere f{\"u}r die pharmakologische Manipulation von Immunsystemprozessen von wissenschaftlichem Interesse sind. Bisherige Modelle der hypotonen Volumenregulation von T-Lymphozyten ber{\"u}cksichtigen lediglich den spannungsabh{\"a}ngigen KV1.3 sowie den Ca2+-aktivierten IKCa1-Kanal, die zur Klasse der 6TM/P-K+-Kan{\"a}le geh{\"o}ren. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde eine potentielle Rolle von k{\"u}rzlich entdeckten Zwei-Poren Dom{\"a}nen Kaliumkan{\"a}len (K2P) am RVD von murinen und humanen prim{\"a}ren CD4+-T-Lymphozyten untersucht. In einem kombinierten genetischen und pharmakologischen Ansatz mittels knockout-Tiermodellen und dem Einsatz kanalspezifischer Inhibitoren konnte mithilfe zellvolumetrischer Analysen gezeigt werden, dass die K2P-Vertreter TASK1, TASK2, TASK3 und TRESK maßgeblich am schwellungsaktivierten Efflux von K+ beteiligt sind. Beurteilt an den Ergebnissen dieser Untersuchung sind der spannungsabh{\"a}ngige TASK2- und der Ca2+-aktivierte TRESK-Kanal f{\"u}r die hypotone Volumenregulation in T-Zellen deutlich bedeutender als TASK1 und TASK3. Der Beitrag der Kan{\"a}le TASK2 und TRESK am RVD-Prozess war {\"u}ber dies vergleichbar mit dessen des bisher bekannten KV1.3-Kanals. In dieser Arbeit wurde damit erstmals eine Beteiligung der K2P-Kan{\"a}le am RVD muriner und humaner CD4+-Lymphozyten identifiziert. Aufgrund der engen Verbindung zwischen T-Zell-Funktion und der Volumenregulation k{\"o}nnen Zwei-Poren Dom{\"a}nen K+-Kan{\"a}le damit in den engeren Kreis potentieller immunmodulierende Angriffspunkte aufgefasst werden. Im zweiten und umfangreicheren Teil dieser Arbeit wurden dar{\"u}ber hinaus die schwellungsaktivierten Transportwege f{\"u}r organische Osmolyte (small organic osmolytes; SOOs) untersucht. SOOs stellen chemisch inerte Verbindungen dar, zu denen vor allem Polyole (Sorbitol, myo-Inositol), Methylamine (Betain, α-Glycerophosphocholin) sowie Aminos{\"a}uren (α- bzw. β-Alanin und Prolin) und deren Derivate (Taurin) z{\"a}hlen. Da SOOs weder die zellul{\"a}re Struktur noch die Funktion von Makromolek{\"u}len beeintr{\"a}chtigen, sind sie wichtige Instrumente der Volumenregulation, die sich in hohen Konzentrationen im Zytosol nahezu aller Zellen wiederfinden. Werden tierische Zellen mit hypotonen Bedingungen konfrontiert, dann ist bei nahezu allen Zellen die Freisetzung organischer Osmolyte zu beobachten, wodurch die zellul{\"a}re Osmolarit{\"a}t unabh{\"a}ngig von Elektrolyten angepasst werden kann. Trotz der wichtigen Funktion der SOOs in der Osmoregulation tierischer Zellen konnte die molekulare Identit{\"a}t beteiligter Effluxwege (Kan{\"a}le bzw. Transporter) bisher nicht aufgekl{\"a}rt werden. Ungeachtet der molekularen Identit{\"a}t der SOO-Effluxwege war es aus zahlreichen biotechnologischen Anwendungen zu Beginn dieser Arbeit bekannt, dass die schwellungsaktivierten Transportwege f{\"u}r organische Osmolyte eine gr{\"o}ßenselektive Permeabilit{\"a}t f{\"u}r eine Reihe monomerer Zucker und verwandter Verbindungen aufweisen. Um diese Gr{\"o}ßenselektivit{\"a}t n{\"a}her zu charakterisieren, wurde im ersten Schritt die schwellungsaktivierte Membranpermeabilit{\"a}t f{\"u}r eine Reihe strukturell homogener Polyethylenglykole unterschiedlicher Polymerl{\"a}nge (PEG200-1500; hydrodynamische Radien zwischen ~0,5-1,5 nm) unter iso- und hypotonen Bedingungen in Jurkat-Lymphozyten untersucht. Unter milden hypotonen Bedingungen (200 mOsm) war die Plasmamembran der untersuchten Lymphozyten f{\"u}r PEG300-1500 undurchl{\"a}ssig, was aus der F{\"a}higkeit der Zellen zur hypotonen Volumenregulation geschlossen werden konnte. Dar{\"u}ber hinaus wurde RVD in stark hypotonen L{\"o}sungen (100 mOsm) mit PEG600-1500 beobachtet, w{\"a}hrend PEG300-400 unter vergleichbaren osmotischen Bedingungen die Volumenregulation der Zellen inhibierten. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass starkes hypotones Zellschwellen der Lymphozyten zur Permeabilisierung der Plasmamembran f{\"u}r PEG300-400, nicht jedoch f{\"u}r PEG600-1500, f{\"u}hrt. Anhand der hydrodynamischen Radien Rh der verwendeten PEGs konnte ein cutoff-Radius von ~0,74 nm f{\"u}r schwellungsaktivierte Transportwege organischer Osmolyte bestimmt werden. Da diese schwellungsaktivierten Transportwege vielf{\"a}ltig f{\"u}r Zellbeladungstechniken verwendet werden, k{\"o}nnte dieses Ergebnis f{\"u}r zahlreiche biotechnologische und biomedizinische Anwendungen von Interesse sein. Im zweiten Schritt wurde der Versuch unternommen, potentielle Transportwege f{\"u}r organische Osmolyte im RVD-Prozess molekular zu identifizieren. Da es grundlegend ungekl{\"a}rt war, wie viele unterschiedliche Transporter bzw. Kan{\"a}le am Efflux der zahlreichen organischen Osmolyte beteiligt sind, erfolgte zun{\"a}chst die vergleichende Analyse des schwellungsaktivierten Membrantransports strukturell verschiedener SOOs einschließlich der Aminosulfons{\"a}ure Taurin und des Polyols myo-Inositol. Hierbei wurde erstmals gezeigt, dass die schwellungsaktivierten Transportwege f{\"u}r Taurin und myo-Inositol deutlich unterschiedliche Aktivit{\"a}tsprofile aufweisen. W{\"a}hrend der Taurintransport bereits unter milden hypotonen Bedingungen, d.h. nach einer geringen Absenkung der Osmolalit{\"a}t von 300 auf ~230 mOsm, aktiviert wurde, erfolgte die Aktivierung der Membranpermeabilit{\"a}t f{\"u}r myo-Inositol bei einer viel niedrigeren Osmolalit{\"a}t von ~150 mOsm. Dar{\"u}ber hinaus wiesen die beiden Transportwege unter vergleichbarem hypotonen Stress von 100 mOsm deutlich unterschiedliche Aktivit{\"a}tsdauern auf (Transport von Taurin ~95 min und myo-Inositol ~40 min). Somit deuteten diese Ergebnisse erstmals auf substrat-spezifische Transportwege f{\"u}r SOOs hin, die voneinander stark abweichende osmotische Aktivierungsprofile besitzen. Als aussichtsreiche Kandidaten f{\"u}r diese Transportwege wurden zwei Mitglieder der Gruppe der Solute Carrier (SLC) untersucht, die klare {\"U}bereinstimmungen mit den gesuchten Transportern f{\"u}r SOOs aufweisen. Daher wurde im Weiteren eine RVD-Beteiligung dieser Transportergruppe mit einer Kombination aus molekularbiologischer und konventioneller bzw. hochaufgel{\"o}ster mikroskopischen Techniken {\"u}berpr{\"u}ft. Die semiqantitativen RT-PCR-Ergebnisse dieser Arbeit zeigen dabei, dass die Gentranskription der potentiellen SOO-Transporter SLC5A3 und SLC6A6 in den untersuchten Zelllinien Jurkat, HEK wie auch HepG2-Zellen durch hypotone Bedingungen deutlich verst{\"a}rkt wird. Hierbei nimmt der zellul{\"a}re mRNA-Gehalt der Gene SLC5A3 zwischen 20-60\% und SLC6A6 um 30-100\% innerhalb von 10-20 min zu, was auf eine potentielle RVD-Beteiligung von SLC-Transportern hindeutet. Ausgehend von diesem Ergebnis wurde daraufhin die zellul{\"a}re Lokalisation des SLC5A3-Transporters unter isotonen und hypotonen Bedingungen mikroskopisch untersucht. Wie anhand der konfokalen lasermikroskopischen Untersuchung zu erkennen ist, findet unter hypotoner Stimulation eine zellul{\"a}re Umverteilung des mit EGFP fluoreszenzmarkierten Proteins SLC5A3 statt. Innerhalb von 10 min wird der Transporter dabei von intrazellul{\"a}ren Regionen in Richtung Plasmamembran verlagert. Dar{\"u}ber hinaus konnte mit Hilfe der hochaufl{\"o}senden Mikroskopie-Technik dSTORM gezeigt werden, dass der Transporter SLC5A3 unter hypotoner Stimulation verst{\"a}rkt mit der Plasmamembran assoziiert vorliegt. Diese verst{\"a}rkte Membranassoziation des SLC5A3-Proteins deutet damit auf einen schwellungsinduzierten exozytotischen Einbau des Transporters hin. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen damit erstmals, dass SLC-Transporter wie SLC5A3, SLC6A6 und vermutlich andere Vertreter der SLC-Superfamilie potentiell am Mechanismus der hypotonen Volumenregulation beteiligt sind. Da SLC-Transporter als wichtige Transportsysteme f{\"u}r Therapeutika angesehen werden und die Mechanismen der Volumenregulation bereits in zahlreichen biotechnologischen Anwendungen implementiert sind, k{\"o}nnte der hier aufgedeckte Zusammenhang einen Erkenntnisgewinn f{\"u}r zahlreiche biomedizinische Forschungsgebiete darstellen.},
  subject      = {S{\"a}ugetiere},
  language  = {de}
}