Der Einfluss von Tnap auf die Zahnentwicklung im Zebrafisch (Danio rerio)

The influence of Tnap on tooth development in zebrafish (Danio rerio)

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-287406
  • Aufgrund mangelnder Aktivität der Gewebe-unspezifischen Phosphatase (tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNAP) kommt es zum Krankheitsbild der Hypophosphatasie (HPP). Neben skelettalen und neuronalen Symptomen leiden Patienten mit HPP häufig an einem vorzeitigen Verlust der Milchzähne und weiteren dentalen Manifestationen, wie Zahnhartsubstanzdefekten, Eruptionsstörungen, erweiterte Pulpenkammern oder einer verringerten alveolären Knochenhöhe. Ziel der Arbeit war es, den Einfluss der TNAP auf die Zahnentwicklung von Zebrafischlarven zuAufgrund mangelnder Aktivität der Gewebe-unspezifischen Phosphatase (tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNAP) kommt es zum Krankheitsbild der Hypophosphatasie (HPP). Neben skelettalen und neuronalen Symptomen leiden Patienten mit HPP häufig an einem vorzeitigen Verlust der Milchzähne und weiteren dentalen Manifestationen, wie Zahnhartsubstanzdefekten, Eruptionsstörungen, erweiterte Pulpenkammern oder einer verringerten alveolären Knochenhöhe. Ziel der Arbeit war es, den Einfluss der TNAP auf die Zahnentwicklung von Zebrafischlarven zu untersuchen, um ein neues in-vivo Modell für die dentalen Auswirkungen bei Hypophosphatasie etablieren zu können. Um die sehr kleinen Zähne der Zebrafischlarven auch in frühen Entwicklungsstadien darzustellen, wurden mittels verschiedener histologischer Färbungen die Zahnstrukturen angefärbt und die Larven danach in JB4®, einen polymeren Kunststoff, eingebettet. Im Anschluss wurden histologische Schnitte angefertigt und am Fluoreszenzmikroskop ausgewertet. Einerseits konnte durch In-situ-Hybridisierung die Expression verschiedener Gene, wie z.B. alpl (welches für die Tnap im Zebrafisch kodiert), im Bereich von dentalen Strukturen in verschiedenen Entwicklungsstadien nachgewiesen werden. Außerdem zeigte die Analyse der dentalen Strukturen nach Inhibition der Tnap mittels Levamisol bei fünf Tage alten Zebrafischlarven eine Veränderung von Form, Größe und Struktur der ersten Zähne. Die TNAP-Inhibition führte auch zur quantitativ nachweisbaren Steigerung des Fluoreszenzsignals von ß-Catenin, welches eine zentrale Funktion im Wnt/ß-Catenin-Signalweg besitzt und essenziell in verschiedenen zellulären Prozessen während der Embryogenese ist. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der Arbeit, dass der Zebrafisch großes Potenzial als in-vivo Modell für die dentalen Symptome bei HPP bietet. Außerdem eröffnen sich neue interessante Fragen in Bezug auf den Einfluss von ß-Catenin bei den frühen pathophysiologischen Prozessen der Erkrankung.show moreshow less
  • Lack of activity of the tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNAP, can result in the clinical manifestation of hypophosphatasia (HPP). Besides skeletal and neuronal symptoms, patients with HPP often suffer from premature loss of deciduous teeth and other dental manifestations, e.g. defects in tooth structure, eruption disorders, widened pulp chambers, or decreased alveolar bone height. The aim of this work was to investigate the influence of TNAP (Tnap) on tooth development in zebrafish larvae and to investigate the possibility toLack of activity of the tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNAP, can result in the clinical manifestation of hypophosphatasia (HPP). Besides skeletal and neuronal symptoms, patients with HPP often suffer from premature loss of deciduous teeth and other dental manifestations, e.g. defects in tooth structure, eruption disorders, widened pulp chambers, or decreased alveolar bone height. The aim of this work was to investigate the influence of TNAP (Tnap) on tooth development in zebrafish larvae and to investigate the possibility to establish a new in-vivo model for the dental effects in hypophosphatasia. To visualize the very small teeth of zebrafish even at early developmental stages, tooth structures were stained with different histological staining methods and larvae were subsequently embedded in JB4®, a polymeric resin. Afterwards, histological sections were prepared from embedded specimen and evaluated on the fluorescence microscope. Coloration of mRNA transcripts by in-situ-hybridization marked the expression of different genes, e.g. alpl (which encodes Tnap in zebrafish), within the area of dental structures at different developmental stages. Further analysis of dental structures after inhibition of Tnap by levamisole incubation showed changes in the shape, size and structure of teeth in five-day-old zebrafish larvae. In addition, after inhibition of Tnap there was a quantitatively detectable increase in the fluorescent signal of ß-catenin, which has a central function in the Wnt/ß-catenin signaling pathway and in a wide number of cellular processes during embryogenesis. In summary, the presented results of this work show that the zebrafish offers great potential as an in-vivo model for dental symptoms in HPP. It also raises interesting questions regarding the influence of ß-catenin in the early pathophysiological processes of the disease.show moreshow less

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Metadaten
Author: Elisa Riekert
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-287406
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Institut für Humangenetik
Referee:Prof. Dr. Eva Klopocki, Prof. Dr. Ulrich Schlagenhauf
Date of final exam:2022/09/14
Language:German
Year of Completion:2022
DOI:https://doi.org/10.25972/OPUS-28740
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
GND Keyword:Zebrabärbling; Alkalische Phosphatase; Hypophosphatasie
Tag:Gewebe-unspezifische Alkalische Phosphatase; Tnap; Zahnentwicklung
Tissue Nonspecific Alkaline Phosphatase; tooth development; zebrafish
Release Date:2022/11/23
Licence (German):License LogoCC BY-SA: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International