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Die Bedeutung des neurotrophen Faktors Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) für die Integrität der intestinalen Epithelbarriere

The importance of Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) for the integrity of the intestinal epithelial barrier

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-155259
  • In der vorliegenden Arbeit wurden die Effekte des neurotrophen Faktors GDNF auf die Struktur und Funktion der intestinalen Epithelbarriere untersucht. Zellkulturen mit Caco2 beziehungsweise HT29B6 dienten als Modellsysteme für die Epithelschicht der Darmschleimhaut. Transwellsassays und TER-Messungen mittels ECIS-Gerät fungierten als zentrale Untersuchungsmethoden zur Evaluation der funktionellen Barriereeigenschaft der Zellmonolayer. Die morphologischen und quantitativen Veränderungen von Zelljunktionsproteinen wurden mittels indirekterIn der vorliegenden Arbeit wurden die Effekte des neurotrophen Faktors GDNF auf die Struktur und Funktion der intestinalen Epithelbarriere untersucht. Zellkulturen mit Caco2 beziehungsweise HT29B6 dienten als Modellsysteme für die Epithelschicht der Darmschleimhaut. Transwellsassays und TER-Messungen mittels ECIS-Gerät fungierten als zentrale Untersuchungsmethoden zur Evaluation der funktionellen Barriereeigenschaft der Zellmonolayer. Die morphologischen und quantitativen Veränderungen von Zelljunktionsproteinen wurden mittels indirekter Immunfluoreszenzfärbungen beziehungsweise Western Blot-Untersuchungen dargestellt. Um Migration- und Proliferationsverhalten nach Verletzung des Zellmonolayers zu untersuchen, führten wir in vitro-Scratch-Assays durch. Zunächst wurde bestätigt, dass intestinale Epithelzellen die GDNF-Rezeptoren GFRα1, GFRα2 und RET exprimieren. Es zeigte sich sowohl in Immunfärbungen gegen Junktionsproteine als auch in Permeabilitätsmessungen, dass GDNF zu einer verstärkten Differenzierung der intestinalen Epithelbarriere führt. In Inhibitions- und Aktivierungsexperimenten mit verschiedenen Mediatoren wurde als zugrunde liegender Mechanismus die Inaktiverung der p38 MAPK durch GDNF identifiziert. Weiterhin zeigten Versuche mit epithelialen Wundheilungsassays, dass GDNF, über eine cAMP/PKA-abhängige Induktion der Proliferation, zu einer Verbesserung der Wundheilung führt. In Immunfärbungen und Western Blot-Analysen wurde beobachtet, dass auch intestinale Epithelzelllinien in der Lage sind GDNF zu synthetisieren. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit erstmals gezeigt werden, dass der neurotrophe Faktor GDNF direkt auf die Differenzierung und Proliferation von kultivierten Enterozyten Einfluss nehmen kann. Die Tatsache, dass intestinale Epithelzellen selbst GDNF synthetisieren und sezernieren können, weist auf einen neuen autokrinen- oder parakrinen Wirkmechanismus des neurotrophen Faktors hin.show moreshow less
  • Recent data suggest that neurotrophic factors that derive from the enteric nervous system are involved in intestinal epithelial barrier regulation. In this context the glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) was shown to affect gut barrier properties in vivo directly or indirectly by largely undefined processes in a model of inflammatory bowel disease (IBD). Here, we further investigated the potential role and mechanisms of GDNF in the regulation of intestinal epithelial barrier functions. In Western blot analyses of serum-starvedRecent data suggest that neurotrophic factors that derive from the enteric nervous system are involved in intestinal epithelial barrier regulation. In this context the glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) was shown to affect gut barrier properties in vivo directly or indirectly by largely undefined processes in a model of inflammatory bowel disease (IBD). Here, we further investigated the potential role and mechanisms of GDNF in the regulation of intestinal epithelial barrier functions. In Western blot analyses of serum-starved intestinal epithelial cell lines Caco2 and HT29B6 significant amounts of GDNF were detected suggesting that enterocytes may represent an additional source of GDNF secretion. Application of recombinant GDNF on Caco2 monolayers for 24h resulted in significant epithelial barrier stabilisation in Caco2 and HT29B6 monolayers with immature barrier functions. Wound healing assays in cell monolayers showed a significantly faster closure of the wounded areas after GDNF application. GDNF augmented cAMP levels and led to significant inactivation of p38MAPK in immature epithelial cells. While inactivation of p38MAPK signalling by SB202190 mimicked GDNF-induced barrier maturation, coincubation of GDNF with p38MAPK activator anisomycin blocked GDNF effects. Increasing cAMP levels by forskolin and rolipram had adverse effects on barrier maturation as revealed by permeability measurements. However, increased cAMP augmented the proliferation rate in Caco2 cells and GDNF-induced proliferation of epithelial cells was abrogated by PKA-inhibitor H89. In summary, our data show that enterocytes represent an additional source of GDNF synthesis. GDNF contributes to wound healing in a cAMP/PKA-dependent manner and promotes barrier maturation in immature enterocytes cells by inactivation of p38MAPK signalling.show moreshow less

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Metadaten
Author: Lisa Bergauer
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-155259
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Kinderchirurgie (Chirurgische Klinik I)
Referee:Priv.-Doz. Nicolas Schlegel, Prof. Dr. Michael Scheurlen, Prof. Dr. Thomas Haaf
Date of final exam:2017/11/27
Language:German
Year of Completion:2017
Sonstige beteiligte Institutionen:Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin der Universität Würzburg
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
GND Keyword:Epithel; Epithelgewebe; epithelial; Darmchirurgie
Tag:GDNF; Glia; Intestinale Epithelbarriere; Stabilität
Release Date:2017/11/29
Licence (German):License LogoCC BY-NC-ND: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung, Nicht kommerziell, Keine Bearbeitungen 4.0 International