@phdthesis{Momper2021,
  author    = {Momper, Laurent},
  title     = {Interaktion der Schl{\"u}sselenzyme der Mineralisierung (AP, ENPP1, AnkH, PHOSPHO1) im Phosphatstoffwechsel in vitro},
  doi       = {10.25972/OPUS-23852},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-238529},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die Enzyme TNSALP (Tissue Non-Specific Alkaline Phosphatase), ENPP1 (Ectonucleotide Pyrophosphatase/Phosphodiesterase 1) und ANKH (Ankylosis, progressive human homolog) bilden zusammen eine zentrale Regulierungseinheit f{\"u}r den Pyrophosphat (PPi)-Stoffwechsel der Zelle [1, 2]. St{\"o}rungen dieses genau geregelten Prozesses resultieren in schwerwiegenden Erkrankungen, wie z.B. bei der Hypophosphatasie [3]. Dieser meist autosomal rezessiv vererbten Erkrankung liegt eine durch genetische Mutationen beeintr{\"a}chtigte Funktion der TNSALP zugrunde, wodurch sich die PPi- Konzentration im Microenvironment der Zelle erh{\"o}ht. Diese kann im Knochengewebe zu schweren Mineralisierungsst{\"o}rungen f{\"u}hren [1, 2]. Andere Krankheiten, mit erniedrigten PPi- Konzentrationen, werden mit pathologischen Verkalkungen in verschiedensten Geweben in Verbindung gebracht [4, 5]. Diese gehen unter anderem auf genetische Defekte von ENPP1 zur{\"u}ck[4]. Auch der Mevalonat-Pathway tr{\"a}gt zur Komposition des Microenvironments bez{\"u}glich der Hom{\"o}ostase von Phosphaten bei [6, 7]. Hier bestehen auch medizinisch relevante Einflussm{\"o}glichkeiten, zum Beispiel durch Bisphosphonate, bei der sogenannten Volkskrankheit Osteoporose. In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen einer PPi-Belastung auf die in vitro Mineralisierung von Mesenchymalen Stammzellen untersucht, wobei Modulatoren der Enzymaktivit{\"a}t f{\"u}r ALP und ENPP1 und der Aktivit{\"a}t des PPi-Kanals ANKH sowie des Mevalonatstoffwechsels zum Einsatz kamen (PPi, Pyridoxalphosphat (PLP), Probenecid, Vitamin D, PPADS (Pyridoxalphosphat-6-azophenyl-2',4'-disulfid S{\"a}ure) und ß-γmeATP (ß-γ Methylentriphosphat)). Die Resultate zeigen, dass die Modulation der PPi-Konzentration bei der osteogenen Differenzierung von hMSCs in vitro keine eindeutigen Effekte bewirkt. Geringe {\"A}nderungen des Genexpressionsmusters sind letztlich nicht auszuschliessen, blieben jedoch aufgrund der hohen Spendervariabilit{\"a}t durch eine erh{\"o}hte Anzahl von Experimenten zu beweisen. Diese Arbeit zeigt insgesamt eine unerwartet geringe Auswirkung einer exogenen und endogenen Modulation der PPi-Konzentration sowohl mit Blick auf die rein physikalischen Ph{\"a}nomene der Mineralisierung, als auch mit Blick auf die untersuchte Genregulation der wichtigsten beteiligten Proteine, was m{\"o}glicherweise die hohe Kompensationskapazit{\"a}t der Systeme unter physiologischen Bedingungen reflektiert. Untersuchungen auf proteomischer Ebene, besonders mit Blick auf die Prozessierung von Polypeptiden mit Mineralisierungs-modulierender Wirkung w{\"u}rden m{\"o}glicherweise genaueren Einblick vermitteln. Eine genauere Untersuchung der Einfl{\"u}sse von ENPP1 erscheint f{\"u}r die Zukunft vielversprechend. Allerdings treten hier, besonders auch durch die verwendeten Hemmstoffe der ENPP1, die Ph{\"a}nomene der Vernetzung des Stoffwechsels der Phosphate (inklusive ATP und seiner Metabolite) mit dem Purinergen Signalling deutlich zutage. Diese Vernetzung generiert durch ihre Komplexit{\"a}t sowohl klinisch als auch zellbiologisch/biochemisch erhebliche Interpretationsprobleme, die zuk{\"u}nftige Arbeiten aufl{\"o}sen m{\"u}ssen. Dabei sollte besondere Aufmerksamkeit auf zwei f{\"u}r HPP-PatientInnen klinisch in Zukunft potentiell bedeutsame Ergebnisse gelegt werden, die m{\"o}glicherweise ung{\"u}nstigen Auswirkungen einer Therapie mit Probenecid auf die ALPL Expression und die Steigerung der ALPL Expression unter Hemmstoffen des Enzyms ENPP1. 1. Dympna Harmey, L.H., Sonoko Narisawa, Kirsten A. Johnson, Robert Terkeltaub, Jos{\´e} Luis Mill{\´a}n, Concerted Regulation of Inorganic Pyrophosphate and osteopontin by Akp2, Enpp1 and Ank. American Journal of Pathology, 2003. 164, No. 4: p. 1199-1209. 2. Manisha C Yadav, A.M.S.S., Sonoko Narisawa, Carmen Huesa, Marc D McKee, Colin Farquharson, Jos{\´e} Luis Mill{\´a}n, Loss of Skeletal Mineralization by the Simultaneous Ablation of PHOSPHO1 and Alkaline Phosphatase Function: A Unified Model of the Mechanisms od Initiation of Skeletal Calcification. Journal of Bone and Mineral Research, 2011. 26, No2: p. 286-297. 3. Beck, C., Hypophosphatasia. Klin Padiatr, 2009: p. 219-226. 4. Harmey, D.e.a., Concerted Regulation of Inorganic Pyrophosphate and Osteopontin by Akp2, Enpp1, and Ank. American Journal of Pathology, 2004. 164: p. 1199-1209. 5. Peter N{\"u}rnberg, H.T., David Chandler et all, Heterozygous mutations in ANKH, the human ortholog of the mouse progressive ankylosis gene, result in craniometaphyseal dysplasia. Nature Genetics, May 2001. 28: p. 37-41. 6. L{\"o}ffler, P., Heinrich, ed. Biochemie \& Pathobiochemie. Vol. 8. 2007, Springer Verlag. 7. Joseph L. Goldstein, M.S.B., Regulation of the mevalonate Pathway. Nature Genetics, 1990. 343: p. 425-430.},
  subject      = {Hypophosphatasie},
  language  = {de}
}