@phdthesis{Baumer2008,
  author    = {Baumer, Yvonne},
  title     = {Die Rolle und Mechanismen der GTPasen Rac 1 und Rho A in der Regulation der Endothelbarriere},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33471},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Endothelzellen kleiden als einschichtiger Zellverband das Innere der Blutgef{\"a}ße aus und wirken als Barriere zwischen Blut und Interstitium. Entz{\"u}ndungen und Erkrankungen wie Lungen{\"o}dem oder Arteriosklerose sind gekennzeichnet durch einen Zusammenbruch der Endothelbarriere. Erste Untersuchungen deuten auf eine bedeutende Rolle der GTPasen der Rho-Familie mit den Hauptvertretern Rho A, Rac 1 und Cdc42 als Regulatoren der Endothelbarriere hin. Bez{\"u}glich der Regulation der Endothelbarriereintegrit{\"a}t werden den GTPasen Rho A und Rac 1 meist antagonistische Funktionen zugeschrieben. In einem ersten Teil dieser Dissertation wurde daher die Funktion der Rho-GTPasen Rho A, Rac 1 und Cdc42 f{\"u}r die Endothelbarriere in verschiedenen Endothelien untersucht. Hierzu wurden drei mikrovaskul{\"a}re Endothelzelltypen verschiedenen Ursprungs sowie makrovaskul{\"a}re Endothelzellen der Pulmonalarterie mit GTPase-aktivierenden oder inaktivierenden bakteriellen Toxinen behandelt. Die Aktivierung von Rho A resultierte in allen Endothelzelltypen mit Ausnahme der mikrovaskul{\"a}ren myokardialen Endothelzellen in einem Zusammenbruch der Endothelbarriere. Die Aktivierung von Rac 1 und Cdc42 f{\"u}hrte in allen Endothelzellarten zu einer Barrierestabilisierung. Dar{\"u}ber hinaus konnte in fast allen Endothelzelltypen durch pharmakologische Inhibition der Rho-Kinase eine Stabilisierung der Endothelbarriere induziert werden. Die Inaktivierung aller GTPasen sowie die alleinige Inaktivierung von Rac 1 f{\"u}hrte zu einem kompletten Zusammenbruch der Endothelbarriere in vitro. Zudem ergaben in vivo-Experimente an perfundierten Rattenmesenterien eine gesteigerte Permeabilit{\"a}t nach Inaktivierung von Rho A, Rac 1 und Cdc42. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die cAMP-vermittelte Stabilisierung der Endothelbarriere genauer charakterisiert und dabei der Einfluss gesteigerter cAMP-Spiegel auf die Aktivit{\"a}t von Rho-GTPasen in humanen dermalen mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen untersucht. Hierbei wurde die cAMP-Konzentration zum einen durch den Einsatz einer Kombination aus dem Adenylatzyklase-Aktivator Forskolin und dem Phosphodiesterase 4-Inhibitor Rolipram und zum anderen durch das cAMP-Analogon 8-pCPT-2'-O-Me-cAMP (O-Me-cAMP) gesteigert. O-Me-cAMP stellt hierbei einen selektiven Aktivator des cAMP nachgeschalteten Epac/Rap 1-Signalweges dar, wohingegen Forskolin/Rolipram durch die generelle cAMP-Steigerung zus{\"a}tzlich die durch Proteinkinase A (PKA) vermittelten Signalwege stimuliert. Messungen des transendothelialen elektrischen Widerstandes zeigten nach cAMP-Anstieg in beiden F{\"a}llen eine Barrierestabilisierung, die mit den Effekten einer Aktivierung von Rac 1 vergleichbar waren. Dies ging mit Ver{\"a}nderungen der Organisation und der Morphologie von Zell-Zell-Kontakten einher. Zus{\"a}tzlich kam es nach cAMP-Steigerung zu einer gesteigerten Rac 1-Aktivierung ohne Beeinflussung der Rho A-Aktivit{\"a}t. Dar{\"u}ber hinaus zeigten Endothelzellen nach cAMP-Anstieg die Bildung eines corticalen Aktinrings und verminderte Stressfaserbildung, was typische Indizien einer Aktivierung von Rac 1 sind. Um die Rolle von Rac 1 n{\"a}her zu untersuchen, wurden Rac 1-Inhibitionsstudien durchgef{\"u}hrt. Die pharmakologische Inhibition der Rac 1-Aktivit{\"a}t resultierte in einer verminderten Endothelbarriereintegrit{\"a}t. F{\"u}r beide cAMP-steigernden Mediatoren kann nach Kombinationsstudien angenommen werden, dass die durch cAMP-Steigerung vermittelten barrierestabilisierenden Effekte durch Rac 1 vermittelt zu sein scheinen. Somit kann aus den Untersuchungen des zweiten Teils dieser Arbeit geschlussfolgert werden, dass cAMP eine gesteigerte Endothelbarrierefunktion sowohl {\"u}ber PKA- als auch {\"u}ber Epac/Rap 1-abh{\"a}ngige Rac 1-Aktivierung vermittelt. Um die Rolle der Rho-GTPasen und von cAMP w{\"a}hrend einer Barrieredestabilisierung zu untersuchen, wurde im dritten Teil Thrombin als barrieredestabilisierender physiologischer Mediator in humanen dermalen mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen genutzt. Thrombin-Gabe f{\"u}hrte zu einem reversiblen Zusammenbruch der Endothelbarriere. Zu diesen Zeitpunkten kam es zu einer signifikanten Inhibition von Rac 1 und einer deutlichen Aktivierung von Rho A. Erst nach 15 min fielen die gesamtzellul{\"a}ren cAMP-Spiegel ab. Innerhalb von 60 min erholte sich die Endothelbarriere und Rac 1- bzw. Rho A-Aktivit{\"a}ten sowie der cAMP-Spiegel erreichten wieder ihr Ausgangsniveau. Vorinkubation der Endothelzellen mit beiden cAMP-steigernden Mediatoren inhibierte den Thrombin-induzierten Barriere-zusammenbruch ebenso wie die Thrombin-vermittelten Ver{\"a}nderungen der Rac 1- und Rho A-Aktivit{\"a}ten. Auch in diesem Zusammenhang durchgef{\"u}hrte Rac 1-Inhibitionsstudien deuten darauf hin, dass die Hemmung der Thrombineffekte durch cAMP-Steigerung u.a. durch Aktivierung von Rac 1 vermittelt wird.},
  subject      = {Endothelbarriere Rho-GTPasen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Werthmann2009,
  author    = {Werthmann, Ruth},
  title     = {Echtzeit-Untersuchungen zur Thrombin-abh{\"a}ngigen {\"A}nderung der cAMP-Konzentration in lebenden Endothelzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-46066},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Das Endothel bildet eine einschichtige Zellbarriere zwischen Blut und interstitiellem Gewebe, deren Durchl{\"a}ssigkeit entscheidend durch die sekund{\"a}ren Botenstoffe Ca2+ und cAMP reguliert wird. W{\"a}hrend Ca2+ durch eine verst{\"a}rkte Kontraktion der Endothelzellen die Permeabilit{\"a}t erh{\"o}ht, f{\"o}rdert cAMP die Adh{\"a}sion der Zellen und unterst{\"u}tzt somit die Barrierefunktion. Es ist bekannt, dass Thrombin durch einen Anstieg der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration und vermutlich auch durch eine Hemmung der cAMP-Konzentration zu einer Permeabilit{\"a}tserh{\"o}hung f{\"u}hrt. Ziel dieser Arbeit war es, Thrombin-induzierte {\"A}nderungen der cAMP-Konzentration in Echtzeit in lebenden Endothelzellen mittels Fluorescence-Resonance-Energy-Transfer (FRET) zu untersuchen. Hierf{\"u}r wurden Human-Umbilical-Vein-Endothelial-Cells (HUVECs) mit dem FRET-basierten cAMP-Sensor Epac1-camps transfiziert. Die Bindung von cAMP an Epac1-camps f{\"u}hrt zu einer Konformations{\"a}nderung des Sensors und damit zu einer Abschw{\"a}chung des FRET. Mit Hilfe dieses Sensors kann die cAMP-Konzentration mit hoher zeitlicher Aufl{\"o}sung in einzelnen lebenden Zellen gemessen werden. Untersucht wurde der Effekt von Thrombin auf die cAMP-Konzentration in Endothelzellen, deren cAMP-Konzentration durch Stimulierung endogener \&\#946;-Rezeptoren erh{\"o}ht war. Thrombin erniedrigte Ca2+-abh{\"a}ngig die cAMP-Konzentration um ca. 30 \%. Dieser Abfall der cAMP-Konzentration folgte zeitlich verz{\"o}gert dem Thrombin-induzierten Ca2+-Signal. Die cAMP-Konzentration erreichte ca. 30 s nach der Thrombinzugabe ein Minimum und stieg danach wieder an. Durch die Herunterregulierung der durch Ca2+ direkt inhibierten Adenylatzyklase 6 (AC6) mittels siRNA wurde die Thrombin-induzierte Abnahme der cAMP-Konzentration vollst{\"a}ndig aufgehoben. Dies best{\"a}tigte, dass Thrombin durch die Ca2+-vermittelte Inhibierung der AC6 eine Abnahme der cAMP-Konzentration verursacht. Ohne \&\#946;-adrenerge Stimulation f{\"u}hrte die Applikation von Thrombin zu einem langsamen Anstieg der cAMP-Konzentration, der mehrere Minuten anhielt. Dieser cAMP-Konzentrationsanstieg beruhte auf der Ca2+-abh{\"a}ngigen Aktivierung der Phospholipase A2 (PLA2). Diese setzt Arachidons{\"a}ure aus Membranphospholipiden frei, die als Substrat f{\"u}r die Synthese verschiedener Prostaglandine dient. Durch die pharmakologische Beeinflussung von Zyklooxygenasen und Prostazyklinrezeptoren konnte gezeigt werden, dass die Synthese von Prostazyklin und die anschließende Stimulation Gs-gekoppelter Prostazyklinrezeptoren zum Thrombin-induzierten Anstieg der cAMP-Konzentration f{\"u}hrte. Da die Physiologie der Endothelzellen im Gef{\"a}ß stark von Faktoren aus der unmittelbaren Umgebung beeinflusst wird, ist die Messung der {\"A}nderungen der cAMP-Konzentration in Endothelzellen, die sich innerhalb eines Gewebes befinden, von sehr großer Bedeutung. Deshalb war die Generierung transgener M{\"a}use mit einer gewebespezifischen Expression des FRET-Sensors Epac1-camps in Endothelzellen ein weiteres Ziel dieser Arbeit. Durch Anwendung eines Cre-Rekombinase/loxP-Ansatzes konnten transgene M{\"a}use generiert werden, die Epac1-camps spezifisch in Endothelzellen exprimierten. An isolierten pulmon{\"a}ren Endothelzellen konnte die Funktionalit{\"a}t des transgen exprimierten Sensors Epac1-camps nachgewiesen werden. Die Echtzeitmessung der Thrombin-induzierten {\"A}nderungen der cAMP-Konzentration verdeutlichte ein zeitlich sehr komplexes Wechselspiel zwischen Ca2+- und cAMP-Signalen, das die Barrierefunktion des Endothels maßgeblich beeinflussen wird. Die transgene Expression von Epac1-camps in Endothelzellen erm{\"o}glicht in Zukunft die Untersuchung der Thrombin-verursachten {\"A}nderungen der cAMP-Konzentration und der Permeabilit{\"a}t innerhalb eines intakten Gef{\"a}ßes.},
  subject      = {Cyclo-AMP},
  language  = {de}
}