TY  - THES
A1  - Bartl, Jasmin
T1  - Impairment of insulin signaling pathway in Alzheimer’s disease
T1  - Beeinträchtigung des Insulinsignalweges bei Alzheimer Demenz
N2  - The neurodegenerative disorder Alzheimer's disease (AD) is the cause of approximately 60% of the world's 35 million patients suffering from dementia. Current research focuses here are on association with other diseases such as diabetes type 2 (T2DM), possible genetic markers, specific signal transduction pathways within the brain and potential protein modification, because the pathogenesis and etiology of AD are still not fully understood. Specifically association of T2DM with AD came to the focus with the so-called "Rotterdam study" in 1999, indicating that T2DM doubles the risk of developing AD. In the meantime, it is known that the prevalence rate in patients with T2DM is 30%. Drugs commonly used in the treatment of T2DM such as peroxisome proliferator-activated receptors gamma (PPARγ) agonists show improvement of the cognitive abilities in patients with early stage of dementia, with potential therapeutically relevance. Therefore it is important not only to investigate a link between these diseases, but also to investigate the insulin signaling pathway in the brain of AD patients. In order to investigate this complex issue in more details and demonstrate additional links between T2DM and AD, the present study used several basic biological methods to clarify the question: "Is impaired insulin signaling pathway within the brain crucial for the development of AD?" from several points of view. The methods used in this work have been i) an analysis of single nucleotide (SNP) polymorphism of the insulin-degrading enzyme gene (IDE) in relation to risk of AD and / or of T2DM, ii) post-mortem histochemical studies of brain tissue of patients with only AD, with AD combined with T2DM and with only T2DM compared with an age-matched control group, and iii.) investigations of neurochemical pathways and gene/protein expression changes of a human cell culture as a consequences of amyloid β (Aβ) treatment. After analysis of the IDE SNP polymorphism in the selected VITA (Vienna Trans Danube Aging) cohort disease-specific effects were discovered. The upstream polymorphism (IDE2) was found to influence AD risk in a protective manner, while the downstream polymorphism (IDE7) modified the T2DM risk. Based on the SNP results, the presented study delineate the model that IDE promoter and 3‟ untranslated region/downstream variation can have different effects on IDE expression, maybe a relevant endophenotype with disorder-specific effects on AD and T2DM susceptibility. Furthermore, the human post-mortem studies could show that both AD as well as T2DM patients had a significantly lower density of the insulin receptor (IR) in the hippocampus, whereas a significantly increased density of inactive phosphorylated PPARγ has been found and this persisted even in patients with both diseases. Summarizing the histological study, it was possible to reveal common histological features of AD and T2DM, but no direct connection between the two diseases. Although AD is nowadays not only characterized by amyloid-containing plaque deposits and by the hyperphosphorylation of tau protein, the excessive Aβ42 presence in the brains of AD patients is still playing a key role. Up to date it is still not entirely clear which physical form of Aβ42 is responsible for the development of AD. The present work investigated, what impact has the state of aggregation of Aβ42 on genes and proteins of the insulin signaling pathway and the amyloid cascade. It could be shown that the oligomeric variant enhanced specifically the gene and protein expression of glycogen synthase kinase (GSK) 3β and also the enzyme activity was significantly increased, but has in turn strongly inhibited the IR gene and protein expression. Additionally, the effect of Aβ42 on monoamine oxidase B (MAO-B) was examined. An effect of both aggregated forms of Aβ42 had on enzyme activity was discovered. However, the fibrillar variants led to significantly increased activity of MAO-B while the oligomeric variants inhibited the enzyme activity. Several previous studies have demonstrated the involvement of increased MAO-B activity in AD, but the present work provides for the first time a direct link between the states of aggregation of Aβ42 to enzyme activity. Finally the results of the presented thesis can be summarized to following conclusion: Although AD and T2DM sharing some degrees of common features, still there is a lack of direct association, and therefore the diseases must be considered more independent rather than linked. But the impaired cerebral insulin signaling pathway seems to be another manifested hallmark of AD.
N2  - Die neurodegenerative Erkrankung Alzheimer Demenz (AD) ist für etwa 60% der weltweit 35 Millionen Demenz Patienten ursächlich. Die aktuelle Forschung konzentriert sich hierbei auf Assoziationen mit anderen Erkrankungen wie Diabetes Typ 2 (T2DM), potentielle genetische Marker, spezifische Signaltransduktionswege im Gehirn und mögliche Modifizierung von Proteinen, da weder die Pathogenese noch die Ätiologie von AD vollständig geklärt ist. Im Jahr 1999 rückte durch die so genannte "Rotterdam-Studie" eine mögliche Verbindung zwischen T2DM und AD in den besonderen Fokus der Wissenschaft, da die Studie darauf hinweist, dass T2DM das Risiko eine AD zu entwickeln verdoppeln kann. In der Zwischenzeit ist bekannt, dass die Prävalenz an einer AD zu erkranken bei Patienten mit T2DM 30% beträgt. Zusätzlich zeigten Medikamente, die häufig zur Behandlung von T2DM eingesetzt werden, wie PPARγ Peroxisom-Proliferator-aktivierte Rezeptoren gamma) Agonisten, eine Verbesserung der kognitiven Leistung bei Patienten mit einem frühen Stadium der AD.Um dieses komplexe Thema in weiteren Details zu untersuchen und zusätzliche Verbindungen zwischen T2DM und AD aufzuzeigen,verwendet die vorliegende Studie mehrere biologische Grundlagenmethoden, um die Frage zu klären: "Ist ein beeinträchtigter zerebraler Insulin-Signalweg entscheidend für die Entwicklung einer AD?" Die in dieser Arbeit verwendete Methoden waren i) eine Analyse von Einzel-Nukleotid-Poly-morphismen (SNP) des Insulin-abbauende Enzym (IDE) Gens in Bezug auf das Risiko eine AD und/oder T2DM zu entwickeln; ii) post-mortem histochemische Untersuchungen des Gehirngewebes von Patienten mit nur AD, mit AD und T2DM, und mit nur T2DM verglichen mit einer altersangepassten Kontrollgruppe; und iii) Untersuchungen neurobiologischer Signalwege und Gen-/Protein-Expressions Veränderung einer humanen Neuroblastoma Zelllinie nach Behandlung mit Amyloid β (Aβ) Peptiden. Nach der Analyse der IDE-SNPs in der ausgewählten VITA (Vienna Transdanube Aging) Kohorte wurden krankheitsspezifische Effekte entdeckt. Der Upstream-Polymorphismus (IDE2) minderte das Risiko an einer AD zu erkranken, während der downstream gelegene Polymorphismus (IDE7) das Risiko T2DM zu bekommen, erhöhte. Basierend auf den SNP Ergebnissen, beschreibt die vorliegende Studie ein Modell,das Variationen innerhalb des IDE Promotors und/oder in untranslatierten Regionen unterschiedliche Auswirkungen auf die IDE Expression haben können und somit potentiell Auswirkungen auf die Entwicklung von AD und T2DM haben können. Darüber hinaus konnte die menschliche post-mortem Studie zeigen,dass sowohl AD als auch T2DM Patienten eine signifikant geringere Dichte der Insulin-Rezeptoren (IR) im Hippo-kampus hatten, während eine signifikant erhöhte Dichte von inaktiven phosphorylierten PPARγ bei allen Patientengruppen detektiert werden konnte. Die vorliegende post-mortem Studie konnte zwar gemeinsame histologische Merkmale von AD und T2DM aufzeigen, jedoch keine direkte Verbindung der beiden Erkrankungen nachweisen. Obwohl AD heutzutage nicht mehr nur noch durch die Amyloid-haltigen Plaqueablagerungen und durch die hyperphosphorylierten Tau Proteine gekennzeichnet ist, spielt das übermäßige Vorhandensein von Aβ42 in den Gehirnregionen von AD Patienten eine entscheidende Schlüsselrolle. Bis dato ist es immer noch nicht vollständig geklärt, welche physikalische Form von Aß42 verantwortlich für eine Entwicklung von AD ist. Die vorliegende Arbeit untersuchte, welche Auswirkungen die Aggregatszustände von Aß42 auf Gene und Proteine des Insulin-Signalweges und auf die Amyloid-Kaskade haben. Es konnte gezeigt werden, dass die oligomere Variante von Aß42 speziell die Gen- und Proteinexpression von Glykogen-Synthase Kinase (GSK) 3β als auch ihre Enzymaktivität deutlich erhöht hatte, jedoch im Gegenzug die IR Gen- und Proteinexpression stark gehemmt hatte. Zusätzlich wurde die Wirkung von Aß42 auf die Monoamin Oxidase-B (MAO-B) untersucht. Es wurde ein Effekt beider untersuchten aggregierten Formen von Aß42 auf die Enzymaktivität entdeckt. Jedoch führte hier die fibrilläre Variante zu einer deutlich erhöhten Aktivität von MAO-B, während die oligomere Variante die Enzymaktivität inhibiert. Frühere Studien konnten bereits eine Beteiligung von erhöhter MAO-B-Aktivität in AD nachweisen, aber die vorliegende Arbeit zeigt erstmals eine direkte Verbindung zwischen den Aggregatzuständen von Aß42 auf die Enzymaktivität auf. Abschließend können die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zu folgenden Schluss-folgerungen zusammengefasst werden: Obwohl AD und T2DM bis zu einem gewissen Grad gemeinsame Merkmale aufzeigen, fehlt es an einer direkten Verbindung, und somit sollten die Krankheiten weiterhin eher unabhängig als miteinander verbunden betrachtet werden. Jedoch scheint die Beeinträchtigung des zerebralen Insulin Signalweges ein weiteres gefestigtes Merkmal von AD zu sein.
KW  - Alzheimer-Krankheit
KW  - Amyloid <beta->
KW  - Insulinrezeptor
KW  - Diabetes mellitus
KW  - Neurobiologie
KW  - Insulinsignalweg
KW  - Alzheimer Dementia
KW  - type 2 diabetes mellitus
KW  - amyloid beta
KW  - insulin receptor
KW  - insulin pathway
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74197
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schultheiß, Maximilian
T1  - Entkopplung der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase hemmt die Mobilisation und Funktion endothelialer Progenitorzellen
T1  - Uncoupling of the endothelial nitric oxide synthase leads to impaired function and lesser mobilisation of endothelial progenitor cells
N2  - Eine Schädigung des Endothels ist früh nachweisbar in der Pathogenese kardiovaskulärer Erkrankungen. Beim Diabetes mellitus führt die Entkopplung der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS) durch Bildung von Superoxidanionen (O2-) anstatt von Stickstoffmonoxid (NO) zu einer gesteigerten Produktion an reaktiven Sauerstoffradikalen (ROS) und zu einer Schädigung des Endothels. Bei der Endothelregeneration spielen die kürzlich entdeckten endothelialen Progenitorzellen (EPCs) eine entscheidende Rolle. Für deren Mobilisierung und volle Funktionalität ist die eNOS von essentieller Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurde die Hypothese untersucht, daß die beim Diabetes mellitus bekannte Entkopplung der eNOS auch eine wichtige Rolle bei der verminderten Mobilisierung und Dysfunktion von EPCs spielen könnte. Bei Patienten mit Typ-II Diabetes waren die EPC-Spiegel im Blut deutlich vermindert, die EPCs von diabetischen Patienten produzierten mehr O2- und ihre Funktion war im Vergleich zu den EPCs von Kontrollen eingeschränkt. Die gestörte Funktion der EPCs ließ sich durch eine Blockade der NOS mit NG-nitro-L-Arginin (L-NNA) zu einem großen Teil wiederherstellen. Gleichzeitig war dies auch mit einer verminderten O2--Produktion verbunden. In kultivierten EPCs führte die Inkubation mit Glukose zu einer vermehrten O2-- Produktion und einer verminderten Migrationsfähigkeit. Die Proteinkinase C scheint hierbei mechanistisch über eine Aktivierung der NADPH-Oxidase (NOX) von Bedeutung zu sein. Die durch Glukose hervorgerufene gesteigerte O2--Generierung resultiert in verminderten intrazellulären Tetrahydrobiopterin (BH4) -Spiegeln, dem wahrscheinlich entscheidenden pathophysiologischen Mechanismus bei der eNOS-Entkopplung. Nach exogener Zufuhr von BH4 kam es zu einer signifikanten Funktionsverbesserung der EPCs und einer deutlich verminderten O2--Produktion. Im Tiermodell des Diabetes wurden EPC-mobilisierende Mechanismen untersucht. Bei Ratten wurde durch Streptozotozininjektion ein Typ-I-Diabetes hervorgerufen. Bei diesen Tieren konnten ebenso wie bei den diabetischen Patienten verminderte EPC-Spiegel nachgewiesen werden. Ursache hierfür könnte eine Entkopplung der eNOS im Knochenmark sein. Hier zeigte sich eine gesteigerte O2--Produktion, welche durch eine NOS-Blockade mittels L-NNA teilweise reversibel war. Wahrscheinlich sind die auf die Entkopplung der eNOS zurückzuführende verminderte EPC-Mobilisierung und -Funktion mitbestimmende Faktoren in der Pathogenese von vaskulären Komplikationen beim Diabetes mellitus.
N2  - Early in the pathogenesis of cardiovascular diseases the endothelium gets impaired. In diabetes mellitus the uncoupling of the endothelial nitric oxide synthase (eNOS) causes endothelial dysfunction by the formation of superoxide anions (O2-) instead of nitric oxide (NO). For the proper regeneration of the endothelial monolayer endothelial progenitor cells (EPC) are essential. The eNOS plays a crucial role in the mobilisation and functionality of the EPCs. In this work we investigated, if the in diabetes mellitus appearing uncoupling of the eNOS plays a major role in the dysfunction and lesser mobilisation of EPCs. EPC levels in diabetic patients were significantly reduced and produced more O2-. The impaired function of EPCs could be nearly be reversed by adding NG-nitro-L-arginine (L-NNA) and also the O2-- production was reduced. Cultivated EPCs, who were incubated with glucose, produced more O2- and their migratory capacity was reduced. The protein-kinase C seems to activate the NADPH-oxidase. This seems to be an important mechanism in the eNOS-uncoupling. The intracellular tetrahydrobiopterin-concentration (BH4) was reduced. The exogenous application of BH4 resulted in a better EPC-function and lesser O2--production. In an animal-model the mechanisms for the EPC-mobilisation were investigated. We used type-1 diabetic rats, induced by the injection of streptocotocine. The EPC-levels in these animals were reduced. A reason for that could be the uncoupling of the eNOS in the bone marrow. The O2--formation was initially elevated and could be reduced by the addition of L-NNA. It is possible, that the by the eNOS-uncoupling induced bad function and lesser mobilisation of EPCs in diabetes mellitus can lead to vascular complications.
KW  - Diabetes mellitus
KW  - Endothel
KW  - Stickstoffmonoxidsynthase
KW  - Progenitorzellen
KW  - diabetes mellitus
KW  - endothelium
KW  - nitric oxide synthase
KW  - progenitor cells
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-35835
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heininger, Christoph
T1  - Einfluss von Dialysemembrancharakteristika auf Morbidität und Mortalität von hämodialysepflichtigen Typ-II-Diabetikern
T1  - Influence of Dialyzer Membrane Characteristics on Morbidity and Mortality of Patients with Type 2 Diabetes on Maintenance Hemodialysis
N2  - Hintergrund: Der Einfluss von Dialysemembranen auf Morbidität und Mortalität von Hämodialysepatienten ist hoch kontrovers. Methoden: Es erfolgte eine post-hoc Analyse der 4D Studie, einer randomisierten, placebo-kontrollierten, multizentrischen Studie, die die Wirkung von Atorvastatin bei hämodialysepflichtigen Typ 2 Diabetikern untersucht hat. Vor Analyse der Daten wurden die Patienten je nach verordneten Dialysefiltern in Gruppen eingeteilt; entsprechend Permeabilität und Flux wurden high- und low-flux und entsprechend der Biokompatibilität wurden Cellulose-, semisynthetische und synthetische Dialysemembranen unterschieden. Von 1255 Patienten wurden 648 (52%) identifiziert, die kontinuierlich mit einer synthetischen (syn) high-flux (HFS) (n=214), einer low-flux (LFS) syn (n=247), einer semisynthetischen LF (LFSS) (n=119) oder einer LF Cellulose (LFC)-Membran (n=41) behandelt wurden. Die Endpunkte waren Gesamtmortalität und kombinierte kardiale Mortalität, bestehend aus nicht tödlichem Herzinfarkt, Apoplex und kardiovaskulärem Tod. Ergebnisse: Nach einer Beobachtungszeit von 4 Jahren wurden die multivariaten relativen Risiken (RR) berechnet und adjustiert. Das RR den kardiovaskulären Endpunkt zu erreichen war signifikant höher für Patienten, die mit LFC. (RR 2.33; 95% Konfidenzintervall [CI] 1.38-3.94; p=0.002), LFSS (RR 1.92; 95% CI 1.35-2.73; p=0.0003) oder LFS (RR 1.35; 95% CI, 0.99-1.85; p=0.06) Membranen dialysiert wurden, als für Patienten, die mit HFS behandelt wurden. Entsprechend war das RR zu sterben höher bei Dialyse mit LFC (RR 4.14; 95 %CI 2.79-6.15; p<0.0001 ) LFSS (RR 2.24; 95% CI 1.66-3.02; p<0.0001), LFS (RR 0.45; 95% CI 1.22-2.07; p=0.0006) als bei Dialyse mit HFS . Auch im Vergleich zu Patienten, die mit LFS behandelt wurden, zeigte sich für LFC ein um 161% höheres RR (95% CI 1.80-3.79; p<0.0001) und für LFSS ein um 41% höheres RR (95% CI 1.07-1.86; p=0.016) zu sterben. Schließlich war bei Vergleich von LFC und LFSS das RR zu sterben bei Patienten, die mit LFC dialysiert wurden um 85% höher (95% CI 1.24-2.76; p=0.0025). Die geringste Rate an Todesfällen zeigte sich in der HFS-Gruppe; die kumulative Inzidenz betrug 12% nach 1 und 33% nach 3 Jahren. Am höchsten war die Gesamtmortalität in der LFC-Gruppe mit 44% und 84% nach 1 bzw. 3 Jahren. Gleichfalls signifikante Unterschiede zeigten sich für die Vergleiche mit LFS und LFSS. Ein ähnliches Bild ergibt sich bei der Betrachtung der Kaplan Meier Überlebenskurven für den kardiovaskulären Endpunkt: Die kumulative Inzidenz betrug für HFS 12,3% nach 1 und 30,5% nach 3 Jahren und für LFC 24,3% nach 1 und 60,8% nach 3 Jahren. Schlussfolgerung: Biokompatibilität und Flux von Dialysemembranen haben Einfluss auf die Prognose hämodialysepflichtiger Typ 2 diabetischer Patienten.
N2  - Background: Effects of dialyzer membrane characteristics on morbidity and mortality are highly controversial. Methods: Post hoc, we analyzed data of the German Diabetes and Dialysis Study, evaluating atorvastatin in high risk patients. Before analysis of the data the patients were grouped along the prescribed membranes; corresponding to their permeability and flux we differed low- and high-flux and corresponding to biocompatibility we differed in cellulosic, semisynthetic and synthetic membranes. Four groups were identified being constantly dialyzed with high-flux synthetic (HFS) (n=241), low-flux synthetic (LFS) (n=247), low-flux semisynthetic (LFSS) (n=119) or cellulosic low-flux membranes (LFC) (n=41). Two endpoints were investigated, a cardiovascular (CV) endpoint consisting of cardiac death, nonfatal myocardial infarction, and stroke, as well as death. Results: After 4 years follow-up, adjusted multivariate relative risks (RR) were calculated. The RR to reach a CV endpoint was higher for patients dialyzed with LFC [RR 2.33; 95% Confidence interval (CI) 1.38-3.94; p=0.002], LFSS (RR 1.92; 95% CI 1.35-2.73; p=0.0003) or LFS (RR 1.35; 95% CI 0.99-1.85; p=0.06) than for patients treated with HFS dialyzers. The likelihood to die was higher with LFC (RR 4.14; 95% CI 2.79-6.15; p<0.0001), LFSS (RR 2.24; 95% CI 1.66-3.02; p<0.0001) and LFS (RR 1.59; 95% CI 1.22-2.07; p=0.0006) than with HFS membranes. With respect to LFS, the RR of mortality for patients on LFC and LFSS membranes was 161% (RR 2.61; 95 % CI 1.80-3.79; p<0.0001) and 41% (RR 1.41; 95% CI 1.07-1.86; p=0.016) higher. LFC was associated with 85% (RR 1.85; 95% CI 1.24-2.76; p=0.0025) higher RR of death than LFSS membranes. Conclusion: These data suggest, that biocompatibility and permeability may impact on death and cardiovascular events in hemodialysis patients with type 2 diabetes mellitus.
KW  - Diabetes Mellitus
KW  - Hämodialyse
KW  - Dialysefilter
KW  - Mortalität
KW  - 4D Studie
KW  - Diabetes mellitus
KW  - hemodialysis
KW  - dialyzer membranes
KW  - mortality
KW  - 4D study
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-22602
ER  -