@phdthesis{Friedrich2019,
  author    = {Friedrich, Maximilian Uwe},
  title     = {Funktionelle Charakterisierung einer Tripletdeletion in SLC5A4 (SGLT3) als Kandidatengen f{\"u}r das Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivit{\"a}tssyndrom (ADHS)},
  doi       = {10.25972/OPUS-18479},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184791},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Natrium-Glukose Transporter (SGLT) geh{\"o}ren zur „solute carrier 5" (SLC5) Familie, die sich durch einen sekund{\"a}r aktiven, natriumabh{\"a}ngigen Transport von Zuckern und an-deren Molek{\"u}len nach intrazellul{\"a}r auszeichnen. Die durch das Gen SLC5A4 kodierte Isoform SGLT3 transportiert dagegen keinen Zucker, sondern verh{\"a}lt sich als Glukosesensor, der nach Bindung seiner Liganden eine Membrandepolarisation induziert. In genomweiten Exomsequenzierungsstudien (whole exome sequencing, WES) mehrerer erweiterter Stammb{\"a}ume mit hoher Pr{\"a}valenz des Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivit{\"a}tssyndroms (ADHS) wurde im Vorfeld eine ATG-Tripletdeletion in SLC5A4 identifiziert, die zum Verlust einer Aminos{\"a}ure (ΔM500) in SGLT3 f{\"u}hrt und zumindest partiell mit dem klinischen Ph{\"a}notyp kosegregiert. In der vorliegenden Arbeit wurde die zentralnerv{\"o}se Expression von SGLT3 auf RNA- Ebene mittels Reverse-Transkriptase PCR sowie real-time PCR aus humanen Gesamt-RNAs nachgewiesen. Dabei konnte eine ubiquit{\"a}re Expression im Gehirn mit relativ erh{\"o}hter Expression unter anderem in Striatum und Hypothalamus, deren Dysfunktion in der Pathogenese des ADHS impliziert wurde, gezeigt werden. Da Mutationen in homologen Dom{\"a}nen der eng strukturverwandten Isoformen SGLT1 und SGLT2 sowohl intestinale als auch renale Funktionen schwer beeintr{\"a}chtigen, wurden in dieser Arbeit funktionelle Charakteristika sowohl des wildtypischen als auch der ΔM500 und der benachbarten ΔI501 Deletionsvariante von SGLT3 mittels Zwei-Elektroden Spannungs- und Stromklemme in entsprechend cRNA-injizierten Xenopus laevis Oozyten untersucht. Der hochpotente SGLT3-spezifische Iminozuckeragonist 1-Desoxynojirimycin (DNJ) induzierte an SGLT3-exprimierenden Oozyten in sauren Bedingungen etwa dreifach gr{\"o}ßere Kationeneinstr{\"o}me als D-Glukose, was sowohl im Spannungsklemmen-, und anhand einer entsprechenden Membrandepolarisation im Stromklemmenmodus gezeigt wurde. Die mit der ΔM500 bzw. ΔI501 Variante injizierten Oozyten dagegen zeigten in den maximalen Aktivierungsbedingungen um 92\% bzw. 96\% (p<0,01) reduzierte Kationeneinstr{\"o}me, sodass diese als hochgradig sch{\"a}dliche „Loss of Function" Mutationen in SGLT3 charakterisiert wurden. Dieser Befund wurde mittels bioinformatischer in-silico Effektvorhersage validiert. Um Konsequenzen der Sequenzalteration auf den Membraneinbau der Transporter zu untersuchen, wurden die mit einem gelb fluoreszierenden Farbstoff (YFP) markierten Transporter in Oozytenmembranen mittels Laser-Scanning Mikroskop nachgewiesen und die jeweiligen Mengen der Konstrukte anhand der Fluoreszenzintensit{\"a}ten quantifiziert. Dabei zeigte sich eine um 53\% bzw. 42\% (p<0,01) reduzierte Menge der mutierten Konstrukte ΔM500 bzw. ΔI501 in der Membran, was zus{\"a}tzliche sch{\"a}dliche Effekte der Mutationen auf das sogenannte Membrantargeting der Transporter belegt. Zusammenfassend demonstrieren die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die ΔM500 Variante von SGLT3, welcher in ADHS-relevanten Hirnarealen exprimiert wird, dessen sub-stratinduzierte Natriumleitf{\"a}higkeit aufhebt und den Membraneinbau beeintr{\"a}chtigen k{\"o}nnte, was in Wechselwirkung mit anderen genetischen ADHS Risikovarianten das Risiko f{\"u}r ADHS in Mutationstr{\"a}gern beeinflussen kann.},
  subject      = {ADHS},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Oerter2018,
  author    = {Oerter, Sabrina},
  title     = {Expression von Natrium/Glukose-Cotransportern im menschlichen Gehirn bei Todesf{\"a}llen durch Sch{\"a}del-Hirn-Trauma und Todesf{\"a}llen durch Ersticken},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-164093},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Glukosetransporter spielen eine wichtige Rolle in der Versorgung des Gehirns mit N{\"a}hrstoffen und somit f{\"u}r den Erhalt der physiologischen Zellintegrit{\"a}t. Glukose wird {\"u}ber die Blut-Hirn-Schranke (BHS) mittels spezifischen transmembranen Transportproteinen der SLC-Genfamilie (GLUT, SGLT) bef{\"o}rdert. Dabei scheint w{\"a}hrend physiologischen Bedingungen haupts{\"a}chlich der Glukosetransporter GLUT1 (SLC2A1) f{\"u}r die Energieversorgung des Gehirns zust{\"a}ndig zu sein. Die Erforschung der SGLT-Expression ist in den letzten Jahren ein wichtiger Ansatzpunkt f{\"u}r neue Behandlungsstrategien vieler Erkrankungen, wie Diabetes Mellitus, maligne Neoplasien oder eines Herzinfarkts, geworden. Jedoch ist {\"u}ber deren Expression und Funktion im menschlichen Gehirn nur wenig bekannt. Besonders die Lokalisation entlang der BHS bleibt fraglich. Ein Großteil bisheriger Forschungsarbeiten besch{\"a}ftigt sich haupts{\"a}chlich mit der Expressionsanalyse des Transporters SGLT1 im tierischen Gehirn in vivo (Poppe et al. 1997; Balen et al. 2008; Yu et al. 2013). Es konnte aufgezeigt werden, dass SGLT1 mRNA exklusiv in Neuronen und nicht an der BHS exprimiert wird. Dies wird durch in vitro Analysen einer humanen Hirnendothelzelllinie best{\"a}tigt. Demnach kann kein SGLT1 unter physiologischen Bedingungen nachgewiesen werden (Sajja et al. 2014). Im menschlichen Hirngewebe besitzen SGLTs somit keine zentrale Funktion f{\"u}r den Glukosetransport an der BHS. Im Gegensatz dazu konnte eine Expression von SGLT sowohl in vivo als auch in vitro w{\"a}hrend hypoglyk{\"a}mischen Bedingungen belegt werden (Vemula et al. 2009; Sajja et al. 2014). Die Expression der SGLT-Transporter w{\"a}hrend einer isch{\"a}mischen Hypoglyk{\"a}mie f{\"u}hrt zu der Annahme, dass diese Transporter f{\"u}r die Aufrechterhaltung der Energieversorgung des gesch{\"a}digten Hirngewebes notwendig sind. Um die physiologischen Mechanismen nach einem Glukosemangel zu untersuchen, wurden SHT-Modelle etabliert (Salvador et al. 2013). In einem experimentellen Modell des Sch{\"a}del-Hirn-Traumas im Rahmen eines DFG-gef{\"o}rdertes Projekts ist ein Expressionsverlauf von Glukosetransportern im Maushirn und in Hirnendothelzellen erarbeitet worden (Wais 2012; Salvador et al. 2015). Somit k{\"o}nnten SGLTs als Ansatzpunkt f{\"u}r den Nachweis der {\"U}berlebenszeit nach einem SHT fungieren. Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf die Expression der Natrium-abh{\"a}ngigen Glukosetransporter SGLT1 und SGLT2 im menschlichen Gehirn. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk auf der Lokalisation dieser Transporter an der menschlichen BHS von post mortalem Hirngewebe. Weiterhin wird untersucht ob die Expressionsst{\"a}rke von SGLT1 und SGLT2 eine Aussage {\"u}ber die {\"U}berlebenszeit von Verstorbenen nach einer traumatisch bedingten Hirnver{\"a}nderung zul{\"a}sst. Die Lokalisation von SGLT1 und SGLT2 an der menschlichen BHS konnte durch die Etablierung eines Protokolls zur Isolation von Hirnkapillaren erfolgen. Vorab wurden alle verwendeten Antik{\"o}rper auf ihre Spezifit{\"a}t mittels siRNA Transfektion und Blockierung der Immunfluoreszenzsignale mittels immunisierten Peptids getestet. Somit ist die Spezifit{\"a}t der detektierten SGLT1- und SGLT2-Expression in menschlichen Hirnkapillaren gew{\"a}hrleistet. Anschließend wird untersucht, in welchen zeitlichem Verlauf nach einer traumatisch bedingten Hirnver{\"a}nderung die verschiedenen Formen der Glukosetransporter exprimiert werden und ob ggf. der Umfang und die Verteilung von SGLT1, SGLT2 und GLUT1 sowie das Verh{\"a}ltnis zueinander Ausk{\"u}nfte {\"u}ber eine vitale bzw. postmortale Entstehung eines Traumas bzw. dessen {\"U}berlebenszeit zul{\"a}sst. Hierf{\"u}r wird ein Expressionsschema der Glukosetransporter generiert, abh{\"a}ngig von Todeszeitpunkt und Todesursache. Es konnte festgestellt werden, dass GLUT1 nicht als Target f{\"u}r die Ermittlung der {\"U}berlebenszeit nach einem Trauma geeignet ist. Dahingegen zeigen SGLT1 und SGLT2 eine signifikante {\"A}nderung der Expressionsst{\"a}rke im contusionalen Gewebe in Abh{\"a}ngigkeit von der {\"U}berlebenszeit. Obwohl diese vorl{\"a}ufigen Daten einen neuen Ansatzpunkt f{\"u}r die forensische Fragestellung aufzeigen, m{\"u}ssen weitere Experimente mit einem erh{\"o}hten Umfang der Probenanzahl und k{\"u}rzere Zeitspannen der {\"U}berlebenszeitr{\"a}ume durchgef{\"u}hrt werden.},
  subject      = {Sodium-Glucose Transporter 2},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wais2012,
  author    = {Wais, Sebastian},
  title     = {Die Rolle der Glukosetransporter an der Blut-Hirn-Schranke nach einem Sch{\"a}del-Hirn-Trauma und deren eventueller Einfluss auf die Entwicklung eines sekund{\"a}ren Hirn{\"o}dems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-78998},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) waren in Deutschland 2006 akute isch{\"a}mische Ereignisse des Zentralen Nervensystems (ZNS) die f{\"u}nfth{\"a}ufigste Todesursache. Zu diesen isch{\"a}mischen Ereignissen z{\"a}hlen Schlaganfall, Kardiopulmonale Reanimation, traumatische Hirnverletzungen, sowie perioperative isch{\"a}mische Komplikationen. Aufgrund der schwerwiegenden Folgen, die ein Verlust von Nervenzellen f{\"u}r den Patienten bedeutet, muss die weitere medizinische Akutversorgung den sekund{\"a}ren neuronalen Schaden verhindern oder ihn reduzieren. Vor dieser Arbeit konnten Glukosetransporter-1 (GLUT-1) und Natrium-Glukose-Kotransporter-1 (SGLT1) an der Blut-Hirn-Schranke (BHS) identifiziert werden. Ziel dieser Arbeit war es, das Expressionsverhalten der Glukosetransporter nach einem Sch{\"a}del-Hirn-Trauma (SHT) in vivo und in vitro zu untersuchen, um so den Einfluss und die funktionellen Folgen durch die ver{\"a}nderte Expression der zerebralen Glukosetransporter in der BHS infolge eines SHT zu identifizieren und deren eventuellen Einfluss auf die Entwicklung eines sekund{\"a}ren Hirn{\"o}dems zu erkennen. Hierf{\"u}r wurde als in vivo-Modell das Controlled Cortical Impact Injury (CCII) gew{\"a}hlt, da bei diesem Tierversuchsmodell die Aspekte der traumatischen Kontusion und die damit verbundenen intraparenchymalen Blutungen durch ein epidurales oder subdurales H{\"a}matom im Vordergrund stehen. Es wurden Gehirnschnitte zu fest definierten Zeitpunkten angefertigt (kein CCII (Kontrolle), 15 Minuten {\"U}berleben nach CCII (Prim{\"a}rschaden), 24 Stunden {\"U}berleben nach CCII und 72 Stunden {\"U}berleben nach CCII). Die Darstellung des prim{\"a}ren Schadens im M{\"a}usehirn erfolgte durch die Immunfluoreszenzmikroskopie. Um einen Gewebeschaden, wie es bei einem Hirntrauma der Fall ist, in vitro zu simulieren, wurde das Modell des Sauerstoff-Glukose-Entzuges (OGD) gew{\"a}hlt, da es bei diesem Modell neben einer Nekrose auch zur Apoptose der Nervenzellen kommt, welche ebenfalls bei einem SHT stattfindet. Als geeignetes Zellkulturmodell wurde die cerebralen Endothelzelllinie (cEND) gew{\"a}hlt. Bei dieser Zelllinie handelte es sich um eine Hirnendothelzelllinie aus der Maus. In den in vivo-Versuchen konnte bei GLUT-1 bereits 15 Minuten nach CCII eine gesteigerte Expression festgestellt werden. Dennoch verminderte GLUT-1 im weiteren Verlauf seine Expression auf ein Minimum, welches unterhalb des Ausgangswertes lag. SGLT1, der auch in der BHS identifiziert wurde, reagierte auf einen Prim{\"a}rschaden erst in den Hirnschnitten, die 24 Stunden nach CCI behandelt wurden. In den Hirnschnitten, die 15 Minuten nach CCII behandelt wurden, ver{\"a}nderte sich die SGLT1-Expression zun{\"a}chst nicht. Erst 24 Stunden nach CCII konnte eine gesteigerte Expression von SGLT1 erkannt werden, die aber bei 72 Stunden nach CCII wieder abgenommen hatte. Ein weiterer Glukosetransporter konnte erstmals in der BHS identifiziert werden. SGLT2 zeigte erst 72 Stunden nach CCII eine gesteigerte Expression, in den Hirnschnitten ohne CCII, 15 Minuten nach CCII und 24 Stunden nach CCII konnte keine Ver{\"a}nderung der SGLT2-Expression festgestellt werden. Diese Expressionsreaktion, besonders der Expressions-H{\"o}hepunkt der einzelnen Glukosetransporter, konnte auch in vitro gezeigt werden. Besonders die Identifizierung von SGLT2 in der BHS und die generelle Steigerung der Expressionsrate von GLUT-1, SGLT1 und SGLT2 k{\"o}nnte neue Ansatzpunkte in der Pathophysiologie des diffusen Hirn{\"o}dems nach einem SHT ergeben. Die genaue Rolle der Natriumgekoppelten Glukosetransporter in der BHS muss noch weiter erforscht werden. Best{\"a}tigen weitere Versuche eine zentrale Rolle der SGLTs bei der Entstehung des sekund{\"a}ren Hirnschadens, speziell SGLT2, als hochpotenter Glukosetransporter, so k{\"o}nnte {\"u}ber neue Therapien nachgedacht werden, durch welche spezifisch die Expression der SGLTs, besonders SGLT2, wie es bei Dapagliflozin, Canagliflozin oder Ipragliflozin der Fall w{\"a}re, unterdr{\"u}cken w{\"u}rden.},
  subject      = {Hirn{\"o}dem},
  language  = {de}
}