@phdthesis{Varadarajulu2006,
  author    = {Varadarajulu, Jeeva},
  title     = {Integrin alpha(v) and Focal adhesion kinase - promising targets to limit smooth muscle cell migration},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17484},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Pr{\"a}vention einer Restenose nach PTCA ist eines der wichtigsten Ziele f{\"u}r Forscher und Kliniker. Etwa 1,5 Millionen Interventionen werden weltweit j{\"a}hrlich durchgef{\"u}hrt und mit Hilfe von Stentimplantationen k{\"o}nnen die meisten Patienten erfolgreich behandelt werden. Jedoch kommt es in bis zu 60 \% der F{\"a}lle zu einer Restenosierung des behandelten Gef{\"a}sses innerhalb von etwa 6 Monaten. F{\"u}r die Entwicklung der Neointima, Hauptursache der Restenose, sind Wanderung glatter Gef{\"a}ssmuskelzellen (GMZ) und Ablagerungen von Proteinen der extrazellul{\"a}ren Matrix (EZM) verantwortlich. Signalkaskaden, die {\"u}ber Integrin Rezeptoren vermittelt werden, spielen in der Migration von GMZ eine zentrale Rolle. Viele Integrine binden {\"u}ber eine spezifische Aminos{\"a}uresequenz, die sogenannte RGD Sequenz, die in verschiedenen EZM Proteinen und in auf Zelloberfl{\"a}chen gebundenen Immunglobulinen vorkommt. Bisher konnte von verschiedenen Integrinantagonisten, wie Antik{\"o}rpern, zyklischen Peptiden, Peptidomimetika und Nicht-Peptiden, gezeigt werden, dass die die pathologische Reaktion vermindern k{\"o}nnen, was auf die Bedeutung der Integrin vermittelten Signalkaskaden in der GMZ Migration hinweist. Wir konnten zeigen, dass die Wanderung von GMZ sowohl mit einem pharmakologischen Inhibitor, wie auch durch die endogene {\"U}berexpression eines FAK Inhibitors, der {\"u}ber ein AAV Vektorsystem {\"u}bertragen wurde, gehemmt werden konnte. So stellt die Blockade der Integrin vermittelten Signalkaskaden ein vielversprechendes Ziel f{\"u}r die Inhibition der Restenose nach PTCA dar. Im ersten Teil der Arbeit konnten wir nach Stimulation von humanen GMZ mit Vitronektin (VN) eine verst{\"a}rkte Tyrosinphosphorylierung (PTyr) verschiedener zellul{\"a}rer Proteine nachweisen. Dabei zeigte sich eine besonders signifikante Phosphorylierung eines Proteins, das mittels Immunpr{\"a}zipitation als "focal adhesion kinase" (FAK) identifiziert wurde. Die erh{\"o}hte PTyr zeigte sich auch am Tyrosinrest FAK Tyr-397, der Autophosphorylierungsstelle der Kinase. Die erh{\"o}hte PTyr von FAK war abh{\"a}ngig von der Stimulation durch VN und nicht zu beobachten, wenn die GMZ auf Poly-L-Lysin ohne spezifische Rezeptor Ligand Interaktion adh{\"a}rierten. Mit Hilfe eines Integrin \&\#61537;V Inhibitors konnte diese rezeptorvermittelte Aktivierung in einer dosisabh{\"a}ngigen Weise verhindert werden. Die Inhibition der durch VN stimulierten Migration (Haptotaxis) mit Hilfe des \&\#61537;V Inhibitors korrelierte mit der Reduktion der Aktivierung Integrin vermittelter Signalwege, im Besonderen der PTyr von FAK. Interessanterweise konnte die Blockade von Integrin \&\#61537;V nicht nur die durch VN stimulierte Haptotaxis, sondern auch die durch Wachstumsfaktoren induzierte Chemotaxis hemmen. Die Migrationsrate wurde mit Hilfe eines modifizierten Boyden-Migrationskammer Experiments ermittelt, das ein in vitro Modell zur Untersuchung von Zellwanderung darstellt. Der \&\#61537;V Inhibitor hemmte auch die Invasion der GMZ in eine Matrigel Matrix und die Sekretion der Matrixmetalloproteinase 2. Eine Apoptose wurde bei den verwendeten Konzentrationen nicht induziert. FAK stellt ein wichtiges Schl{\"u}sselprotein in vielen zellul{\"a}ren Mechanismen dar. So konnte die Beteiligung von FAK in der Regulation der Zellmigration an verschiedenen Zellarten gezeigt werden. Die {\"U}berexpression von FRNK, der C-terminalen Dom{\"a}ne von FAK, ist in der Lage die in vitro Migration von GMZ wie auch die Neointimabildung in einem Schweinemodell zur Entwicklung der Restenose zu verhindern. FAK stellt somit ein vielversprechendes Ziel f{\"u}r die Inhibition der Restenoseentwicklung nach PTCA dar. Der letzte Teil der Arbeit konzentrierte sich auf die Identifikation von Bindungspartnern der N-terminalen Dom{\"a}ne von FAK mit Hilfe eines bakteriellen „two hybrid" Systems. Es wurde als ein m{\"o}glicher Bindungspartner ein 17,9 kDa grosses Protein gefunden. Das humane Homolog ist als AGS4 bezeichnet und stellt einen GTPase Aktivator dar. Es zeigte sich, dass es in der Lage ist, mit der N-terminalen Dom{\"a}ne von FAK zu interagieren, und dass es stark in h{\"a}matopoetischen Zellen exprimiert wird. Zusammenfassend kann man sagen, dass unsere Ergebnisse FAK als ein vielversprechendes Ziel f{\"u}r die Inhibition der GMZ Migration erscheinen lassen. Das Vorliegen verschiedener induzierter Signalwege kann durch die Rolle der EZM Proteine und der Wachstumsfaktoren in der Zellmigration erkl{\"a}rt werden. Das Ziel dieser Studie war die Signalkaskaden, die zu einer GMZ Migration und somit zu einer Restenose f{\"u}hren, zu unterbrechen. Die Ergebnisse zeigen, dass \&\#61537;V Integrine und Signalkaskaden, die FAK vermittelt sind, wichtig f{\"u}r die Zellmigration sind. Die Unterbrechung dieser FAK vermittelten Signalwege, sei es durch einen pharmakologischen Inhibitor oder durch die {\"U}berexpression von FRNK f{\"u}hrte zu einer Inhibition der Migration.},
  subject      = {Restenose},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wu2006,
  author    = {Wu, Rongxue},
  title     = {Integrins and SPARC : potential implications for cardiac remodeling},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17531},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Der enorme Umbau des Herzgewebes, wie man ihn nach Druck{\"u}berlastung des Ventrikels oder MyokardInfarkt beobachten kann, gilt als eine der kausalen Ursachen des Herzversagens. Die Ver{\"a}nderungen in der Architektur des Herzens beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des Herzmuskels, begr{\"u}ndet sind sie jedoch in Anpassungsprozessen auf der zellul{\"a}ren Ebene vor allem in einer Modulation der Expression bestimmter Gene. Gemeinsam mit Integrinen, den Transmembran-Rezeptoren, welche die extrazellul{\"a}re Umgebung mit dem intrazellul{\"a}ren Zytoskelett verbinden, geh{\"o}ren Proteine der extrazellul{\"a}ren Matrix (ECM) und matrizellul{\"a}re Proteine zu den Schl{\"u}sselkomponenten, die den Umbauprozess im Herzen steuern. Aus diesen Gr{\"u}nden hatte diese Doktorarbeit zum Ziel, die Rolle der Integrine f{\"u}r die Regulation der Genexpression und die Leistungsf{\"a}higkeit des Herzmuskels w{\"a}hrend der durch Druck{\"u}berlastung oder myokardialen Infarkt (MI) hervorgerufenen Wundheilungsprozesse zu analysieren. Um die Beteiligung von Integrin Beta 1 zu untersuchen, wurde ein experimentelles Modell der Druck{\"u}berlastung im Mausherzen (aortic banding; Konstriktion der Aorta; AB) eingesetzt, wobei M{\"a}use mit einer konditionalen, Herz-spezifischen Deletion des Integrin Beta 1 Gens untersucht wurden. Ein besonderes Augenmerk wurde dabei auf die physiologischen Unterschiede und eine ver{\"a}nderte Genexpression im gestressten Herzen in An- oder Abwesenheit von Integrin Beta 1 gelegt. Interessanterweise wurden die M{\"a}use, welche eine Kombination aus Integrin knock-out Allel und dem Kardiomyozyten-spezifischen konditionalen knock-out Allel von Integrin Beta 1 aufwiesen im normalen Mendelschen Verh{\"a}ltnis geboren und wuchsen normal auf. Obwohl diese Tiere immer noch geringe Mengen von Integrin Beta 1 in ihrem Herzen aufwiesen (exprimiert von nicht-Myozyten), besaßen diese M{\"a}use eine ver{\"a}nderte Herzfunktion und waren sehr sensitiv gegen{\"u}ber AB. Im Gegensatz zu der kompensatorischen hypertrophischen Reaktion, die in Wildtyp M{\"a}usen zu beobachten war, zeigte sich in den Integrin Beta 1-defizienten Mausherzen kein Gewebeumbau. Auch die erh{\"o}hte Expression von verschiedenen ECM Proteinen, insbesondere die verst{\"a}rkte Expression des matrizellul{\"a}ren Proteins SPARC, unterblieb nach AB in den Integrin Beta 1-defizienten Tieren. Interessanterweise konnte auch eine transiente Erh{\"o}hung der SPARC mRNA w{\"a}hrend der Umbauprozesse im Herzen in Folge von myokardialem Infarkt (MI) mittels cDNA Makroarrays festgestellt werden. In der Tat fanden sich gr{\"o}ßere Mengen von SPARC bereits 2 Tage (~2,5-fach erh{\"o}ht), 7 Tage (~4-fach erh{\"o}ht) und 1 Monat (~2-fach erh{\"o}ht) nach MI, w{\"a}hrend ein spezifischer Inhibitor der Integrin alpha v Untereinheit diese Hochregulation von SPARC in vivo verhinderte. Immunfluoreszenz Untersuchungen von Herzgewebe verdeutlichten, dass sich die erh{\"o}hte Expression von SPARC auf das Infarktareal beschr{\"a}nkte, dass die Expression von SPARC nach einer anf{\"a}nglichen Erh{\"o}hung im Verlauf von 1 Monaten wieder auf das Anfangsniveau zur{\"u}ckging und dass die verst{\"a}rkte Expression von der Einwanderung von Fibroblasten in das isch{\"a}mische Herzgewebe begleitet war. In vitro stimulierten die Wachstumsfaktoren TGF-Beta 1 und PDGF-BB die Expression von SPARC durch Fibroblasten. Wie sich an Hand von ELISA und Western Blot Untersuchungen feststellen ließ, war die Inhibition von Integrin Beta v nicht in der Lage, die durch TGF-Beta 1 oder PDGF induzierte Sekretion von SPARC zu beeinflussen. Jedoch zeigte sich, dass Vitronektin, ein Ligand von Integrin alpha v, sowohl die Sekretion von TGF-Beta 1 als auch von PDGF-BB durch Kardiomyozyten induzierte und diese Reaktion wurde durch den Integrin alpha v Inhibitor komplett unterdr{\"u}ckt. In funktioneller Hinsicht wirkte SPARC auf die durch ECM Proteine induzierte Migration von Fibroblasten ein, so dass man davon ausgehen kann, dass die lokale Freisetzung von SPARC nach myokardialem Infarkt zur Wundheilung im Herzen beitr{\"a}gt. Zusammenfassend l{\"a}ßt die Kombination der in vivo und in vitro erhobenen experimentellen Daten den Schluss zu, dass mehrere Integrin Untereinheiten eine entscheidende Rolle w{\"a}hrend der Gewebeumbildung im Herzen spielen. Integrin-abh{\"a}ngige Genexpressionsereignisse wie beispielsweise die erh{\"o}hte Expression von SPARC nach MI sind entscheidend an der Koordination der Wundheilung beteiligt. Diese Prozesse scheinen auf einer komplexen Wechselwirkung und Kommunikation zwischen verschiedenen Zelltypen wie Kardiomyozyten und Fibroblasten zu beruhen, um lokal begrenzt eine Heilung und Vernarbung des verletzten Gewebes zu regulieren. Die Aufkl{\"a}rung des fein abgestimmten Wechselspiels zwischen Integrinen matrizellul{\"a}ren Proteinen wie SPARC und Wachstumsfaktoren wird sicherlich zu einem besseren und klinisch nutzbarem Verst{\"a}ndnis der molekularen Mechanismen des Gewebeumbaus im Herzen beitragen.},
  subject      = {Integrine},
  language  = {en}
}