Carolin Ege

• Humane mesenchymale Stromazellen sind in der Lage in osteogene Zellen zu differenzieren, und für diese osteogene Differenzierung ist mechanische Belastung ein relevanter Kostimulus. Mechanotransduktion hat zur Folge, dass second messenger wie cAMP und cGMP gebildet werden und sich die Ca2+-Konzentration erhöht, welche wiederum Transkriptionsfaktoren aktivieren, die die Regulation von Genen osteogener Marker vermitteln. Die second messenger cAMP und cGMP werden abgebaut durch Phosphodiesterasen, jedoch ist die Rolle dieser PhosphodiesterasenHumane mesenchymale Stromazellen sind in der Lage in osteogene Zellen zu differenzieren, und für diese osteogene Differenzierung ist mechanische Belastung ein relevanter Kostimulus. Mechanotransduktion hat zur Folge, dass second messenger wie cAMP und cGMP gebildet werden und sich die Ca2+-Konzentration erhöht, welche wiederum Transkriptionsfaktoren aktivieren, die die Regulation von Genen osteogener Marker vermitteln. Die second messenger cAMP und cGMP werden abgebaut durch Phosphodiesterasen, jedoch ist die Rolle dieser Phosphodiesterasen während der osteogenen Differenzierung oder Mechanotransduktion weiterhin unklar. Das Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, inwieweit im Besonderen die Phosphodiesterase 10A einen Einfluss nimmt auf die osteogene Differenzierung und die Mechanotransduktion von mesenchymalen Stromazellen und inwiefern sie dabei die cAMP-abhängigen Signalwege moduliert. Langfristig soll hiermit herausgefunden wer-den, welche Bedeutung die PDE10A auf altersinduzierte Krankheiten hat, wobei der Fokus zunächst auf der Osteoporose liegen soll. Um dies zu erreichen, wurden experimentelle Versuche zunächst mit HEK293- und hMSC-TERT-Zellen als Modell für mesenchymale Stromazellen durchgeführt, dann auch mit den mesenchymalen Stromazellen selbst. Untersucht wurde der Einfluss des PDE10A-Inhibitors Papaverin auf die Zellen und auf deren mechanische Induzierbarkeit, sowieso auf die osteogene Differenzierung der hMSC. Außerdem wurden weitere mechanische Versuche durchgeführt, zur Überprüfung des Effekts der Phosphodiesterase 10A. Es wurde beobachtet, dass die Inhibierung von PDE10A mit Papaverin die osteogene Differenzierung und Mineralisierung vermindert. Außerdem gab es einen ersten Hinweis, dass eine Überexpression von PDE10A schwächenden Einfluss nimmt auf die Expression mechanoresponsiver Gene. Nachfolgend auf diese Arbeit wurde erkannt, dass die Expression von mechanoresponsiven Genen durch die PDE10A-Inhibition unterdrückt wird.…
• Human mesenchymal stromal cells are able to differentiate into osteogenic cells, and for this osteogenic differentiation mechanical stress is a relevant costimulus. Mechanotransduction results in the formation of second messengers such as cAMP and cGMP and an increase in Ca2+ concentration, which in turn activate transcription factors that mediate the regulation of osteogenic marker genes. The second messengers cAMP and cGMP are degraded by phosphodiesterases, but the role of these phosphodiesterases during osteogenic differentiation orHuman mesenchymal stromal cells are able to differentiate into osteogenic cells, and for this osteogenic differentiation mechanical stress is a relevant costimulus. Mechanotransduction results in the formation of second messengers such as cAMP and cGMP and an increase in Ca2+ concentration, which in turn activate transcription factors that mediate the regulation of osteogenic marker genes. The second messengers cAMP and cGMP are degraded by phosphodiesterases, but the role of these phosphodiesterases during osteogenic differentiation or mechanotransduction remains unclear. The aim of this work was to determine to what extent phosphodiesterase 10A in particular influences osteogenic differentiation and mechanotransduction of mesenchymal stromal cells and to what extent it modulates cAMP-dependent signaling pathways. In the long term, the aim is to find out what role PDE10A plays in age-related diseases, with an initial focus on osteoporosis. To achieve this, experimental trials were first performed using HEK293 and hMSC-TERT cells as a model for mesenchymal stromal cells, and then also using the mesenchymal stromal cells themselves. The influence of the PDE10A inhibitor papaverine on the cells and on their mechanical inducibility, as well as on the osteogenic differentiation of hMSC was investigated. In addition, further mechanical experiments were performed, to verify the effect of phosphodiesterase 10A. It was observed that inhibition of PDE10A with papaverine decreased osteogenic differentiation and mineralization. In addition, there was initial evidence that overexpression of PDE10A has a debilitating effect on the expression of mechanoresponsive genes. Subsequent to this work, it was recognized that the expression of mechanoresponsive genes is suppressed by PDE10A inhibition.…