@phdthesis{Fusi2023,
  author    = {Fusi, Lorenza},
  title     = {Crosstalk between the MEK5/ERK5 and PKB/FoxO pathways: underlying mechanism and its relevance for vasoprotection and tumorigenesis},
  doi       = {10.25972/OPUS-29676},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-296769},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Forkhead box O transcription factors are a family of proteins involved in cellular processes downstream of the Insulin-PI3K-PKB pathway. In response to extra- or intracellular stresses, for example starvation or oxidative stress, FoxOs are required to direct cell cycle progression and apoptosis. In endothelial cells, they induce apoptosis, and their deregulation is linked to diseases involving the insulin pathway, such as diabetes. FoxOs also exhibit a complex role in tumour transformation: here their main function is to suppress tumorigenesis. In both physiological and cancer contexts, FoxO activation leads to the transcription of some general targets, such as p27kip1 or IGFBP1. The FoxOs can also induce tissue-specific genes, as ANGPT2 and BIM in the endothelium. In endothelial cells, another pathway with a pivotal function is the MEK5/ERK5 MAPK signalling way. Its activation promotes cell survival and proliferation in stressful conditions, e.g., when blood vessels are exposed to the shear forces exerted by the blood stream. Furthermore, recent data described ERK5 as a kinase directing tumour resistance upon therapy-induced stress. Comparing their reported roles in various tumours and in the endothelium, FoxO proteins and the MEK5/ERK5 MAPK cascade appear to exert opposite functions. First non-published data confirmed the hypothesis that FoxO factors are subject to a negative modulation by the MEK5/ERK5 pathway. Hence, one goal of this PhD project was to further characterise this crosstalk at molecular level. The major mechanism of FoxO regulation is the balance among several post translational modifications, such as phosphorylation, acetylation, and ubiquitination. Most importantly, the PKB dependent phosphorylation of FoxOs negatively controls their activity, and it is critical for their subcellular localization. Therefore, the regulation of FoxO localization as mechanism of ERK5 dependent suppression was studied, but the results presented in this thesis argue against this hypothesis. However, additional experiments are required to explore the impact of ERK5 activity on FoxO post-translational modifications. FoxO activity can also be modulated by the interaction with other proteins, which in turn could explain general- and tissue-specific gene expression. Thus, another objective of this work was to investigate FoxO3-interactome in endothelial cells and the impact of MEK5/ERK5 activation on it. As published in (Fusi et al. 2022) and presented here, this analysis unveiled TRRAP as new FoxO bound protein in several cell types. Moreover, the interaction did not rely on the capacity of the FoxOs to bind their consensus DNA sequences at the promoter of target genes. Functional data demonstrated that TRRAP is required for FoxO-dependent gene transcription in endothelial and osteosarcoma cells. In addition, TRRAP expression in the endothelium is important for FoxO induced apoptosis. In summary, the interaction between FoxO factors and TRRAP revealed a new regulatory mechanism of FoxO-dependent gene transcription. It remains to be analysed whether the MEK5/ERK5 cascade may exert its suppressive effect on FoxO activity by interfering with their binding to TRRAP and whether such a mechanism may be relevant for tumorigenesis.},
  subject      = {Endothel},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Knop2023,
  author    = {Knop, Juna-Lisa},
  title     = {Untersuchungen zur Bedeutung von Spaltprodukten des vaskul{\"a}r endothelialen (VE-) Cadherin als Ausl{\"o}ser f{\"u}r die Schrankenst{\"o}rung des Gef{\"a}ßendothels},
  doi       = {10.25972/OPUS-34468},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-344687},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Ein Schl{\"u}sselereignis, welches dem prognosebestimmenden Organversagen bei systemi-schen Entz{\"u}ndungsprozessen und Sepsis vorangeht, ist die Entwicklung einer mikrovas-kul{\"a}ren endothelialen Schrankenst{\"o}rung. Das vaskul{\"a}re endotheliale (VE-) Cadherin als mechanischer Stabilisator der Endothelbarriere spielt dabei eine wichtige Rolle. In der Inflammation werden Spaltprodukte von VE-Cadherin (sVE-Cadherin) gebildet. Ge-genstand der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Hypothese ob diese Spalt-produkte selbst an der St{\"o}rung der endothelialen Barrierefunktion beteiligt sind. Es wurde hierf{\"u}r humanes sVE-Cadherin bestehend aus den extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}nen EC1-5 (sVE-CadherinEC1-5) generiert. In Messungen des transendothelialen elektrischen Widerstands (TER), mit Immunfluoreszenzf{\"a}rbungen und Western Blot Analysen wird gezeigt, dass sVE-Cadherin dosisabh{\"a}ngig die Barriere Integrit{\"a}t in prim{\"a}ren humanen dermalen Endothelzellen st{\"o}rt. Dies f{\"u}hrt zu einer Reduktion von VE-Cadherin und den assoziierten Proteinen α-, γ- und δ-Catenin und ZO-1, die nach der Applikation von sVE-Cadherin an den Zellgrenzen reduziert sind. Die Interaktion zwischen VE-PTP und VE-Cadherin wird durch sVE-CadherinEC1-5 reduziert. Durch pharmakologische Hem-mung der Phosphataseaktivit{\"a}t von VE-PTP mittels AKB9778 wird der durch sVE-CadherinEC1-5-induzierte Verlust der Endothelbarriere aufgehoben. Dagegen zeigt die direkte Aktivierung von Tie-2 mittels Angiopoetin-1 keinen protektiven Effekt auf die durch sVE-CadherinEC1-5 gest{\"o}rte Endothelbarriere. Weitere Analysen zeigen eine erh{\"o}h-te Expression von GEF-H1 durch sVE-CadherinEC1-5. Diese ist ebenfalls durch AKB9778 hemmbar. Zus{\"a}tzlich zu diesen Untersuchungen wurden die Konstrukte EC1-4 und EC3-5 in ver-schiedene Vektoren kloniert, um zu bestimmen, ob die extrazellul{\"a}re Dom{\"a}ne 5 von VE-Cadherin die dominante Rolle bei den sVE-Cadherin-vermittelten Effekten spielt. Zusammenfassend zeigen diese Untersuchungen zum ersten Mal, dass sVE-CadherinEC1-5 unabh{\"a}ngig von proinflammatorischen Ausl{\"o}sern {\"u}ber die Aktivierung des VE-PTP/RhoA-Signalweges den Zusammenbruch der Endothelbarriere mitversursacht. Dies stellt einen neuen pathophysiologischer Mechanismus dar, der zum Gesamtverst{\"a}ndnis der entz{\"u}ndungsinduzierten Barrierever{\"a}nderungen des Endothels beitr{\"a}gt.},
  subject      = {Endothel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kleefeldt2020,
  author    = {Kleefeldt, Florian},
  title     = {Einfluss von CEACAM1 auf die endotheliale Funktion},
  doi       = {10.25972/OPUS-20172},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-201726},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Dem Endothel, welches die luminale Oberfl{\"a}che aller Blutgef{\"a}ße auskleidet, kommt eine wichtige Barrierefunktion zwischen Blut und Gewebe zu. Nur durch eine bedarfsgerechte Justierung dieser Barriere, die den Durchtritt von Molek{\"u}len und Zellen reguliert, kann die Gewebehom{\"o}ostase aufrechterhalten werden. Dabei ist das Endothel nicht nur passive Barriere, sondern auch an dieser dynamischen Regulation aktiv beteiligt. St{\"o}rungen oder Fehlregulationen dieser Prozesse f{\"u}hren zu Pathologien, z.B. Arteriosklerose. Es ist seit l{\"a}ngerem bekannt, dass Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1), ein Mitglied der Immunglobulin-Superfamilie, die Bildung und Morphogenese neuer Blutgef{\"a}ße beeinflusst. Die spontane Entwicklung kleiner Arteriosklerose-{\"a}hnlicher L{\"a}sionen in CEACAM1 knockout (Cc1-/-) M{\"a}usen zeigt, dass CEACAM1 auch f{\"u}r die Hom{\"o}ostase ausgereifter Blutgef{\"a}ße von Bedeutung ist. Ziel dieser Dissertationsarbeit war daher, den Einfluss von CEACAM1 auf wesentliche Aspekte der Endothelfunktion in Aorten in situ bzw. in Endothelzellkulturen in vitro zu analysieren. Es konnte zun{\"a}chst gezeigt werden, dass CEACAM1-defiziente Endothelzellen im Vergleich zu Wildtyp (WT) Endothelzellen eine rundlichere Zellmorphologie mit meanderf{\"o}rmigen Zellgrenzen und interzellul{\"a}ren L{\"u}cken aufweisen. Diese morphologischen Unterschiede stimmen mit Befunden in situ an Aorten von WT und Cc1-/- M{\"a}usen {\"u}berein. Weiterhin wurde eine Translokation der endothelialen NO-Synthase (eNOS) von der Zellmembran in den peri-nukle{\"a}ren Bereich bei CEACAM1-Defizienz festgestellt. Die erhobenen Daten bieten zwei m{\"o}gliche Erkl{\"a}rungen daf{\"u}r. Einerseits k{\"o}nnte CEACAM1 durch Interaktion mit eNOS als Membrananker fungieren. Daneben wiesen CEACAM1-defiziente Endothelzellen eine erh{\"o}hte Expression des Enzyms APT1 auf, welches eNOS depalmitoyliert. Die daraus resultierende, ebenfalls nachgewiesene geringere Palmitoylierung k{\"o}nnte auch zur verminderten Membran-lokalisation von eNOS beitragen. Zur endothelialen Funktion geh{\"o}rt, die Adh{\"a}sion von Blutzellen an die Gef{\"a}ßwand weitestgehend zu beschr{\"a}nken. CEACAM1-defiziente Endothelzellen zeigten im Vergleich zu WT Endothelzellen eine verst{\"a}rkte Adh{\"a}sivit{\"a}t gegen{\"u}ber murinen und humanen Monozyten. {\"A}hnliche Unterschiede wurden f{\"u}r Aortenexplantate aus WT und Cc1-/- M{\"a}usen festgestellt. Dies ist einerseits mit einer verst{\"a}rkten Expression des Zelladh{\"a}sionsmolek{\"u}ls ICAM-1 bei CEACAM1-Defizienz erkl{\"a}rbar. Dar{\"u}ber hinaus vermittelt die Glykokalyx anti-adh{\"a}sive Eigenschaften. Aus Vorbefunden war bekannt, dass die endotheliale Glykokalyx in der Aorta von Cc1-/- M{\"a}use reduziert ist. Im Rahmen dieser Arbeit konnte dies auf eine verst{\"a}rkte Expression der Glykokalyx-degradierenden Enzyme MMP9, Chondroitinase sowie Hyaluronidase-2 in Cc1-/- Endothelzellen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Eine erh{\"o}hte Permeabilit{\"a}t stellt einen Indikator f{\"u}r ein dysfunktionales Endothel, eines der initialen Schritte in der Pathogenese der Arteriosklerose, dar. Zur Analyse der aortalen Permeabilit{\"a}t wurde ein modifizierter Miles-Assay etabliert. Unter Verwendung etablierter muriner Arteriosklerosemodelle konnte gezeigt werden, dass dieser Assay eine St{\"o}rung der vaskul{\"a}ren Permeabilit{\"a}t bereits vor Auftreten makroskopischer Ver{\"a}nderungen zuverl{\"a}ssig detektiert. Im Rahmen der folgenden Analysen an WT und Cc1-/- M{\"a}usen zeigte sich ein altersabh{\"a}ngiger Effekt von CEACAM1 auf die Gef{\"a}ßpermeabilit{\"a}t: Aorten von 3 Monate alten Cc1-/- M{\"a}use wiesen eine im Vergleich zum WT erh{\"o}hte Gef{\"a}ßpermeabilit{\"a}t auf, welche wahrscheinlich Folge einer verz{\"o}gerten Gef{\"a}ßreifung ist. Im Alter von 9 Monaten zeigte sich dagegen ein entgegengesetztes Bild. Dies wurde auf eine verst{\"a}rkte Expression des die Barriere sch{\"a}digenden Inflammationsmediators TNF-α in 9 Monate alten WT M{\"a}usen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. Außerdem modulierte CEACAM1 die TNF-α-vermittelte Lockerung der endothelialen Barriere, indem es die Phosphorylierung von Adherens Junction Proteinen beeinflusste. Basal stabilisierte CEACAM1 die endotheliale Barriere durch Hemmung der Phosphorylierung von Caveolin-1, welches Adherens Junctions destabilisiert. Unter Einfluss von TNF-α war CEACAM1 verst{\"a}rkt im Bereich von Adherens Junctions lokalisiert und rekrutierte dort Src-Kinase. Src-Kinase wiederum destabilisierte Adherens Junctions durch Phosphorylierung von β-Catenin, was in verst{\"a}rkter Gef{\"a}ßpermeabilit{\"a}t resultierte. Dagegen f{\"u}hrte TNF-α in CEACAM1-defizienten Endothelzellen zu einer Dephosphorylierung von Caveolin-1 und β-Catenin, wodurch Adherens Junctions und damit die endotheliale Barriere stabilisiert wurden. Diese CEACAM1-abh{\"a}ngige differenzielle Regulation der Stabilit{\"a}t von Adherens Junctions unter TNF-α tr{\"a}gt wahrscheinlich maßgeblich zu den Unterschieden der vaskul{\"a}ren Permeabilit{\"a}t in 3 bzw. 9 Monate alten WT und Cc1-/- M{\"a}usen bei. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass CEACAM1 zentrale Funktionen des Endothels und hier{\"u}ber die Hom{\"o}ostase reifer Gef{\"a}ße beeinflusst. Da eine Expression von CEACAM1 auch in arteriosklerotischen Plaques nachgewiesen werden konnte, soll in weiteren Untersuchungen auch der Beitrag von CEACAM1 zur arteriosklerotischen Plaquebildung analysiert werden.},
  subject      = {Endothel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dirimanov2019,
  author    = {Dirimanov, Stoyan Dinkov},
  title     = {Molecular Effects of Polyphenols in Experimental Type 2 Diabetes Mellitus and Metabolic Syndrome},
  doi       = {10.25972/OPUS-18570},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-185701},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {The growing prevalence of type 2 diabetes mellitus (T2DM) demands novel therapeutic and adjuvant strategies. Polyphenols (PPs) are plant secondary metabolites. Epidemiological studies demonstrate an inverse relationship between their increased intake and the risk of development of T2DM and cardiovascular complications. However, the PPs' mechanism of action remains largely unknown. The present work aimed to expand knowledge regarding the effects of PPs on diabetes relevant molecular targets. Pycnogenol® (PYC) is a standardized pine bark extract which consists of oligomeric and monomeric PPs. Its anti-diabetic effects have been demonstrated in clinical trials. As a part of a human study involving 20 healthy volunteers, the extract's effects on dipeptidyl peptidase IV (DPP IV) were investigated. This protease terminates the insulin secretagogue action of incretins. Its inhibition is a promising strategy in T2DM treatment. This study uncovered that PYC-intake of 100 mg daily over 14 days statistically significantly reduced DPP IV serum concentrations by 8.2 \% (n= 38, p= 0.032). Contrary to expectations, this decrease was not paralleled by a reduction in the serum DPP IV enzymatic activity. To the best of our knowledge, the present study was the first investigating the effects of PPs on DPP IV serum concentrations and activities in humans. The finding that PYC is capable of reducing DPP IV serum concentrations might be important with regard to diabetes, where DPP IV levels are increased. Screenings for PPs' in vitro effects on DPP IV activity were performed employing a purified enzyme. The effects of tested PPs (among which PYC ingredients) at a physiologically relevant concentration of 5 µM were weak (< 10 \%) and too small compared to the reference compound sitagliptin, and thus not likely to be clinically relevant. This result is in discordance with some published data, but consistent with the outcome from the present human study. In addition, fluorescence interactions with the experimental setup were registered: under certain conditions urolithin B exhibited an autofluorescence which might mask eventual inhibitory activity. Quercetin quenched the fluorescence slightly which might contribute to false positive results. No statistically significant effects of selected constituents and metabolites of PYC on the total DPP IV protein expression were observed in 3T3-L1 adipocytes. Thus, the lower DPP IV in vivo concentrations after intake of PYC cannot be explained with down-regulation of the DPP IV expression in adipocytes. Akt kinase is responsible for the transmission of insulin signals and its dysregulation is related to insulin resistance and plays an important role in development of cardiovascular complications in T2DM. Thus, the modulation of the phosphorylation status of endothelial Akt-kinase, respectively its activity, might be a promising strategy in the management of these pathologies. This work aimed to uncover the effects of PPs from different structural subclasses on Akt-phosphorylation (pAkt) in endothelial cells (Ea.hy926). Short-term effects (5 - 30 min) were investigated at a concentration of 10 µM. In a pilot study two model PPs induced a moderate, but reproducible inhibition of pAkt Ser473 of 52.37 ± 21.01 \% (quercetin; p= 0.006, n= 3) and 37.79 ± 7.14 \% (resveratrol; p= 0.021, n= 4) compared to the negative control. A primary screening with Western blot analysis investigated the effects of eight compounds from different subclasses on pAkt Ser473 and Thr308 to reveal whether the observed inhibition PPs a group effect or specific to certain compounds. In addition to resveratrol and quercetin, statistically significant inhibitions of pAkt Ser473 were induced by luteolin (29.96 ± 11.06 \%, p< 0.01, n= 6) and apigenin (22.57 ± 10.30 \%, p< 0.01, n= 6). In contrast, genistein, 3,4,5-trimethoxystilbene, taxifolin and (+)-catechin caused no inhibition. A strong positive and statistically significant correlation between the mean inhibitory effects of the tested PPs on both Akt-residues Ser473 and Thr308 (r= 0.9478, p= 0.0003) was determined. A comprehensive secondary screening via ELISA involving 44 compounds from nine structural groups quantified the effects of PPs on pAkt Ser473 to uncover potential structure-activity features. The most potent inhibitors were luteolin (44.31 ± 17.95 \%), quercetin (35.71 ± 8.33 \%), urolithin A (35.28 ± 11.80 \%), apigenin (31.79 ± 6.16 \%), fisetin (28.09 ± 9.09 \%), and resveratrol (26.04 ± 5.58 \%). These effects were statistically significant (p< 0.01, n= 3 to 6). Further lead structure optimization might be based on the fact that the effects of luteolin and resveratrol also differed statistically significantly from each other (p= 0.008). To the best of our knowledge, the present study is the first to compare quantitatively the short term effects of PPs from different subclasses on pAkt in endothelial cells. Basic structure-activity relationships revealed that for flavones and flavonols the presence of a C2=C3 double bond (ring C) was essential for inhibitory activity and hydroxylation on the m- and p- positions in the ring B contributed to it. For stilbenoids, three free OH-groups appeared to be optimal. The comparison of the inhibitory potentials of ellagic acid and its microbial metabolites showed that urolithin A was statistically significantly more effective than its progenitor compound. Despite their structural similarities, the only active compound among all urolithins tested was urolithin A, hydroxylated at the C3 and C8 positions. This suggested a specific effect for urolithin A. Based on the common structural determinants and molecular geometry of the most active PPs a pharmacophore model regarding Akt-inhibition was proposed. In summary, the effects of a wide variety of PPs from diverse structural subclasses on the in vitro phosphorylation of endothelial Akt were quantitatively analyzed for the first time, the effects of previously undescribed compounds were determined and structure activity relationships were elucidated. The inhibitory potential of individual PPs might be beneficial in cases of sustained over-activation of Akt-kinase and its substrates such as S6 kinase as reported for certain T2DM-related pathological states, such as insulin resistance, endothelial dysfunction, excessive angiogenesis, vascular calcification, and insulin triggered DNA-damage. The results of the present work suggest potential molecular mechanisms of action of PP involving Akt-inhibition and DPP IV-down-regulation and thus contribute to the understanding of anti-diabetic effects of these compounds on the molecular level.},
  subject      = {Polyphenole},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Renschler2019,
  author    = {Renschler, Melanie Katharina},
  title     = {sVE-cadherin als Biomarker und Induktor bei der mikrovaskul{\"a}ren Schrankenst{\"o}rung im Rahmen einer Sepsis},
  doi       = {10.25972/OPUS-17844},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178441},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {In der Sepsis kommt es zu einer mikrovaskul{\"a}ren Schrankenst{\"o}rung. Die genauen Mechanismen hierf{\"u}r sind noch nicht bekannt. Im klinischen Alltag gibt es noch keine spezifische diagnostische M{\"o}glichkeit f{\"u}r den (fr{\"u}hen) Nachweis oder Therapie f{\"u}r die mikrovaskul{\"a}re Schrankenst{\"o}rung. Ein wichtiger Bestandteil der endothelialen Barriere und deren Integrit{\"a}t ist das Adh{\"a}renskontaktprotein VE-Cadherin. Es wird vermutet, dass Shedding durch ADAM-10 eine wichtige Rolle bei der Permeabilit{\"a}tssteigerung spielt. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass es unter Inflammationsbedingungen erstens zu einem Zusammenbruch der Endothelbarriere kommt, zweitens, dass korrespondierend dazu vermehrt sVE-Cadherin im {\"U}berstand nachweisbar ist und drittens, dass eine Stabilisierung der Endothelbarriere und Reduktion von sVE-Cadherin sowohl durch einen PDE-4 Inhibitor, als auch durch spezifische ADAM-10 Inhibition m{\"o}glich ist. Erstmalig konnte dargestellt werden, dass der ADAM-10-Inhibitor GI254023X zu einer wirksamen Barrierestabilisierung und verringerten sVE-Cadherin-Werten f{\"u}hrt. Dies l{\"a}sst darauf schließen, dass Shedding eine Rolle beim Zusammenbruch der Endothelbarriere spielt. M{\"o}glicherweise ist sVE-Cadherin selbst ein Faktor, der zum Zusammenbruch der Endothelbarriere f{\"u}hrt. Auch bei Sepsispatienten mit schwerer mikrosvaskul{\"a}rer Schrankenst{\"o}rung konnten erh{\"o}hte sVE-Cadherin-Werte im Serum nachgewiesen werden. Zusammenfassend kann daher die Vermutung aufgestellt werden, dass die Bildung von sVE-cadherin bei der Entz{\"u}ndung eine wichtige Rolle sowohl f{\"u}r die Detektion, als auch bei der Induktion der mikrovaskul{\"a}ren Schrankenst{\"o}rung spielt. Der Nachweis von sVE-cadherin bei Sepsispatienten k{\"o}nnte als geeigneter Biomarker f{\"u}r den Nachweis einer mikrovaskul{\"a}ren Schrankenst{\"o}rung in der klinischen Anwendung eine Bedeutung erhalten.},
  subject      = {Sepsis},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hafen2015,
  author    = {Hafen, Bettina},
  title     = {Physical contact between mesenchymal stem cells and endothelial precursors induces distinct signatures with relevance to tissue regeneration and engineering},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119417},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The goal of the project VascuBone is to develop a tool box for bone regeneration, which on one hand fulfills basic requirements (e.g. biocompatibility, properties of the surface, strength of the biomaterials) and on the other hand is freely combinable with what is needed in the respective patient's situation. The tool box will include a variation of biocompatible biomaterials and cell types, FDA-approved growth factors, material modification technologies, simulation and analytical tools like molecular imaging-based in vivo diagnostics, which can be combined for the specific medical need. This tool box will be used to develop translational approaches for regenerative therapies of different types of bone defects. This project receives funding from the European Union's Seventh Framework Program (VascuBone 2010). The present study is embedded into this EU project. The intention of this study is to assess the changes of the global gene expression patterns of endothelial progenitor cells (EPCs) and mesenchymal stem cells (MSCs) after direct cell-cell contact as well as the influence of conditioned medium gained from MSCs on EPCs and vice versa. EPCs play an important role in postnatal vasculogenesis. An intact blood vessel system is crucial for all tissues, including bone. Latest findings in the field of bone fracture healing and repair by the use of tissue engineering constructs seeded with MSCs raised the idea of combining MSCs and EPCs to enhance vascularization and therefore support survival of the newly built bone tissue. RNA samples from both experimental set ups were hybridized on Affymetrix GeneChips® HG-U133 Plus 2.0 and analyzed by microarray technology. Bioinformatic analysis was applied to the microarray data and verified by RT-PCR. This study gives detailed information on how EPCs and MSCs communicate with each other and therefore gives insights into the signaling pathways of the musculoskeletal system. These insights will be the base for further functional studies on protein level for the purpose of tissue regeneration. A better understanding of the cell communication of MSCs and EPCs and subsequently the targeting of relevant factors opens a variety of new opportunities, especially in the field of tissue engineering. The second part of the present work was to develop an ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) for a target protein from the lists of differentially expressed genes revealed by the microarray analysis. This project was in cooperation with Immundiagnostik AG, Bensheim, Germany. The development of the ELISA aimed to have an in vitro diagnostic tool to monitor e.g. the quality of cell seeded tissue engineering constructs. The target protein chosen from the lists was klotho. Klotho seemed to be a very promising candidate since it is described in the literature as anti-aging protein. Furthermore, studies with klotho knock-out mice showed that these animals suffered from several age-related diseases e.g. osteoporosis and atherosclerosis. As a co-receptor for FGF23, klotho plays an important role in bone metabolism. The present study will be the first one to show that klotho is up-regulated in EPCs after direct cell-cell contact with MSCs. The development of an assay with a high sensitivity on one hand and the capacity to differentiate between secreted and shedded klotho on the other hand will allow further functional studies of this protein and offers a new opportunity in medical diagnostics especially in the field of metabolic bone disease.},
  subject      = {Vorl{\"a}uferzelle},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Werner2013,
  author    = {Werner, Lennart},
  title     = {Einfluss der pharmakologischen Langzeittherapie mit dem sGC-Aktivator Ataciguat auf die Endotheliale Dysfunktion und Thrombozytenaktivierung bei Herzinsuffizienz},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-104176},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die vorliegende Studie befasst sich mit der medikament{\"o}sen Langzeittherapie der Endotheldysfunktion im Rahmen der klinisch manifesten Herzinsuffizienz nach Myokardinfarkt mit dem sGC-Aktivator Ataciguat. Im Rahmen der chronischen Herzinsuffizienz nach abgelaufenem Myokardinfarkt kommt es als Folge der eingeschr{\"a}nkten linksventrikul{\"a}ren Funktion und der verminderten Schubspannung am Gef{\"a}ßendothel zur Endotheldysfunktion. Die Vasodynamik ger{\"a}t aus dem Gleichgewicht und f{\"u}hrt zur erniedrigten Bioverf{\"u}gbarkeit von NO, zur verminderten Expression des NO-synthetisierenden Enzyms (eNOS) und zur Entkopplung der eNOS. Dieses als „eNOS-uncoupling" bekannte Ph{\"a}nomen f{\"u}hrt zur vermehrten Bildung von reaktiven Sauerstoffradikalen, welche den oxidativen Stress auf das besch{\"a}digte Endothel erh{\"o}hen. Die reaktiven Sauerstoffradikale oxidieren zus{\"a}tzlich in den glatten Muskelzellen die l{\"o}sliche Guanylatzyklase und reduzieren somit die Vasodilatation. Verschiedene neurohumerale Systeme beeinflussen das Gleichgewicht zwischen vasodilatativen und vasokonstriktiven Substanzen am Endothel und somit die Endothelfunktion. Diese neurohumeralen Systeme spielen wichtige Rollen in der aktuellen medikament{\"o}sen Therapie der chronischen Herzinsuffizienz und bieten zahlreiche verschiedene Therapieoptionen. Ein relativ neuartiger Therapieansatz beinhaltet die medikament{\"o}se Therapie mit sogenannten sGC-Aktivatoren, einer Wirkstoffklasse, die durch direkte Interaktion mit der l{\"o}slichen Guanylatzyklase sowohl die Bildung von Sauerstoffradikalen verringert, als auch die NO-Sensibilit{\"a}t am Gef{\"a}ßendothel verbessert. Hierzu geh{\"o}rt auch das in dieser Studie untersuchte Ataciguat. Neben den direkten, „endothel-abh{\"a}ngigen" Effekten am Gef{\"a}ßendothel beeinflußt Ataciguat {\"u}ber die sogenannten „endothel-unabh{\"a}ngigen Effekte" die Funktion der Blutpl{\"a}ttchen, welche im Rahmen der Herzinsuffizienz durch die verminderte Bioverf{\"u}gbarkeit von NO eine vermehrte Aktivierung und Adh{\"a}sion erfahren. Die Folge sind erh{\"o}hte Risiken f{\"u}r thrombembolische Ereignisse und die Formation artherosklerotischer L{\"a}sionen. Ataciguat vermindert diese Risiken. Mit den Ergebnissen dieser Studie konnten sowohl die endothel-abh{\"a}ngigen als auch die endothel-unabh{\"a}ngigen Effekte der medikament{\"o}sen Langzeittherapie mit Ataciguat im experimentellen Modell der chronischen Herzinsuffizienz nach Myokardinfarkt best{\"a}tigt werden.},
  subject      = {Endothel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Leweke2013,
  author    = {Leweke, Rhea},
  title     = {Die Rolle der NF-κB-Aktivierung beim LPS-induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83810},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Eine intakte Endothelbarriere ist eine unabdingbare Voraussetzung f{\"u}r die uneingeschr{\"a}nkte Funktion s{\"a}mtlicher Organe. Wird die Barrierefunktion durch entz{\"u}ndliche Prozesse gest{\"o}rt, so kommt es zum Austritt von Gef{\"a}ßfl{\"u}ssigkeit ins Interstitium. Dies resultiert in Organversagen und ist Mitverursacher der hohen Sterblichkeit bei systemischen Entz{\"u}ndungsreaktionen und Sepsis. Vorangehende Untersuchungen haben bereits wichtige Mechanismen aufgedeckt, die zum Barriereverlust f{\"u}hren (Schlegel et al., 2009). In dieser Studie wurde untersucht, ob die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF ĸB f{\"u}r den LPS-induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere von Bedeutung ist. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die Einwirkung von LPS in zwei verschiedenen Endothelzelllinien, den makrovaskul{\"a}ren PSEC sowie den mikrovaskul{\"a}ren HDMEC, zu einer signifikanten Aktivierung von NF ĸB f{\"u}hrte. Dies wurde sowohl mittels Kernextraktionsversuchen als auch durch Immunfluoreszenzf{\"a}rbungen nachgewiesen. Messungen des TER zeigten eine Abnahme des endothelialen Widerstands und folglich der Barrierefunktion nach Applikation von LPS, gefolgt von einer spontanen Regeneration der Barriere nach einer Inkubationszeit von 24 h. Eine Erh{\"o}hung des intrazellul{\"a}ren cAMP Spiegels durch Applikation von Forskolin/Rolipram verhinderte zwar die LPS induzierte Bildung interzellul{\"a}rer L{\"u}cken, nicht jedoch die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF ĸB. Vielmehr verst{\"a}rkte eine cAMP Erh{\"o}hung sogar eine NF ĸB Aktivierung in HDMEC nach 4 h, ohne die Morphologie der Endothelzelljunktionen zu sch{\"a}digen. Der selektive NF ĸB Inhibitor NBD Peptid vermochte im Gegensatz dazu die LPS induzierte NF ĸB Aktivierung deutlich zu hemmen, verhinderte allerdings weder die interzellul{\"a}re L{\"u}ckenbildung noch den Abfall des TER durch LPS. Im Gegenteil - da unter Einwirkung von NBD Peptid die spontane Regeneration des TER nach LPS Applikation ausblieb, schienen barrierekompromittierende Effekte von LPS durch Hemmung der NF ĸB Aktivierung mittels NBD-Peptid sogar verst{\"a}rkt zu werden. In {\"U}bereinstimmung mit diesen Ergebnissen hemmte auch die Repression von NF ĸB p65 durch eine spezifische p65 siRNA den LPS induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere nicht. Weitere NF ĸB abh{\"a}ngige Proteine wie VASP und Caveolin 1, deren Beteiligung am Pathomechanismus von anderen Arbeitsgruppen vorgeschlagen wurde, blieben in unseren Experimenten unter LPS Exposition unver{\"a}ndert. Zusammenfassend scheint die NF ĸB Aktivierung initial nicht entscheidend am LPS induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere beteiligt zu sein. Unsere Ergebnisse legen vielmehr nahe, dass die Aktivierung des Transkriptionsfaktors m{\"o}glicherweise Teil eines „Rescue" Mechanismus sein k{\"o}nnte.},
  subject      = {Sepsis},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hofmann2011,
  author    = {Hofmann, Anke Katrin},
  title     = {Ex vivo Expansion von endothelialen Vorl{\"a}uferzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64878},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {EINF{\"U}HRUNG: Endotheliale Vorl{\"a}uferzellen (EPCs) k{\"o}nnen in vivo aus dem Knochenmark in die periphere Blutzirkulation mobilisiert und gezielt zu isch{\"a}mischem Gewebe oder Gef{\"a}ßl{\"a}sionen rekrutiert werden. Im Zielgewebe differenzieren EPCs in situ zu reifen Endothelzellen und tragen auf diese Weise zur Neovaskularisation und Endothelregeneration bei. Der therapeutische Einsatz von EPCs ist durch die geringe Zellzahl limitiert, die aus dem Blut eines Patienten gewonnen werden kann. Folglich ist ein Verfahren zur ex vivo Expansion von EPCs erforderlich. Das Cystein-reiche Protein 61 (CYR61) ist ein matrizellul{\"a}res Signalprotein der CCN-Familie, das in vitro in der Lage ist die Proliferation, Migration und Adh{\"a}sion von Endothelzellen zu steigern. In vivo ist CYR61 im Rahmen von Geweberegeneration und Neovaskularisation verst{\"a}rkt exprimiert. Die Beteiligung von EPCs und CYR61 an der Blutgef{\"a}ßbildung legt eine m{\"o}gliche Interaktion dieser beiden angiogenetischen Faktoren nahe. In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob CYR61 ein potenter Stimulator der ex vivo Expansion von EPCs ist, ohne dabei den Ph{\"a}notyp der Zellen zu ver{\"a}ndern. MATERIAL UND METHODEN: Das rekombinante CYR61-Protein wurde in Insektenzellen als Fusionsprotein mit der Fc-Dom{\"a}ne des humanen IgG exprimiert und affinit{\"a}tschromatographisch aufgereinigt. Mononukle{\"a}re Zellen des peripheren ven{\"o}sen Blutes von adulten humanen Spendern wurden mittels Dichtegradientenzentrifugation isoliert und anschließend mit einem f{\"u}r die Selektion von EPCs geeigneten Grundmedium in vitro kultiviert. Vom 2. Kulturtag an wurde das Grundmedium mit CYR61 supplementiert. Die Kontrollzellen wurden in reinem oder mit Fc-tag supplementiertem Grundmedium kultiviert. Das Wachstum und die Entwicklung der Zellen wurden {\"u}ber die gesamte Kulturdauer hinweg beobachtet und fotografiert. Die Zellproliferation wurde mittels Zellz{\"a}hlung quantifiziert. Zudem wurden die Zellen mittels FACS-Analyse und immunhistochemischer F{\"a}rbung bez{\"u}glich der Expression charakteristischer Oberfl{\"a}chenmarker ph{\"a}notypisch analysiert. ERGEBNISSE: Die in vitro Kultur von aus dem Blut isolierten EPCs unter CYR61-Supplementierung f{\"u}hrte zu einer konzentrationsabh{\"a}ngigen Steigerung der Zellproliferation, im Konzentrationsbereich von 0,05 bis 1,5µg/ml CYR61. Die Behandlung von EPCs mit 0,5µg/ml CYR61 f{\"u}hrte zu einer durchschnittlich 4,1-fachen Zellzahlzunahme im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollzellen. Die FACS-Analysen und immunhistochemischen F{\"a}rbungen ergaben ein f{\"u}r EPCs charakteritisches Oberfl{\"a}chenmarkerexpressionsprofil der Zellen. Sowohl die mit CYR61 behandelten als auch die unbehandelten Kontrollzellen zeigten eine identische EPC-typische Markerexpression, wodurch gezeigt werden konnte, dass der Ph{\"a}notyp der EPCs von der Behandlung mit CYR61 unbeeinflusst bleibt. SCHLUSSFOLGERUNG: Folglich ist CYR61 ein potenter Stimulator der ex vivo Expansion von aus dem peripheren humanen Blut isolierten EPCs. Dieses Ergebnis legt eine m{\"o}gliche Verwendung von ex vivo unter CYR61 Behandlung expanierten EPCs zur Stimulation von Neovaskularisation und Endothelregeneration nahe. Derartige neue Zell-basierte therapeutische Strategien k{\"o}nnten dazu beitragen beispielsweise die Behandlung der isch{\"a}mischen Herzkrankheit, die Knochenregeneration oder die Vaskularisierung von mittels Tissue Engineering hergestellten Gewebekonstrukten zu verbessern.},
  subject      = {Vaskularisation},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Blecharz2009,
  author    = {Blecharz, Kinga Grażyna},
  title     = {Molekulare Ziele der Glukokortikoidbehandlung unter verschiedenen pathophysiologischen Bedingungen in einem in vitro Modell der Blut-Hirn-Schranke},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-57256},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Integrit{\"a}t der Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist bei vielen Erkrankungen des humanen zentralen Nervensystems (ZNS) beeintr{\"a}chtigt. Unter verschiedenen neuroinflammatorischen Bedingungen, wie bei zerebralen Isch{\"a}mien, Traumata, Hirntumoren oder der Multiplen Sklerose (MS), kommt es zum Verlust der protektiven Schrankenfunktion. Zu den ersten Anzeichen des BHS-Zusammenbruchs z{\"a}hlt der Verlust der Zell-Zell-Adh{\"a}sion: der Adh{\"a}rens- und Occludenskontakte. Therapeutische Maßnahmen dieser Krankheiten beinhalten Behandlungen mit Glukokortikoiden (GCs), wobei der Mechanismus und die Wirkungsweise dieser Substanzen bis heute nicht vollkommen aufgekl{\"a}rt sind. In der zerebralen Hirnendothelzelllinie cEND [Forster C, Silwedel C, Golenhofen N, Burek M, Kietz S, Mankertz J \& Drenckhahn D. (2005). Occludin as direct target for glucocorticoid-induced improvement of blood-brain barrier properties in a murine in vitro system. J Physiol 565, 475-486] wurde eine Funktionsverbesserung der Endothelbarriere durch die Expressionerh{\"o}hung von Occludin nach GC-Behandlung bereits analysiert. Daraufhin wurden andere Kandidaten des apikalen Junktionssystems gesucht, die positiv auf GC-Gabe ansprechen. Der erste Teil der Arbeit pr{\"a}sentiert den positiven Einfluss der Dexamethason-Behandlung auf die Expression des Adh{\"a}renskontakt-Proteins VE- (Vascular-Endothelial) Cadherin in cEND-Zellen. Dabei wurde eine Reorganisation des Zytoskeletts, eine verst{\"a}rkte Verankerung des VE-Cadherins an das Zytoskelett, sowie eine einhergehende Morphologie{\"a}nderung der behandelten Zellen beobachtet. Untersuchungen der Transkriptionsaktivierung des VE-Cadherin-Promoters nach Dexamethason-Behandlung, wiesen auf einen indirekten Steroid-Effekt hin, der zu einer Erh{\"o}hung der VE-Cadherin-Proteinsynthese f{\"u}hrte. Somit sind GCs wichtig f{\"u}r die Proteinsynthese und -organisation beider Kontaktproteinarten: der Adh{\"a}rens- und Occludenskontakte in mikrovaskul{\"a}ren Hirnendothelzellen. Die Beeintr{\"a}chtigung der BHS-Integrit{\"a}t mit Ver{\"a}nderungen der Occludenskontaktexpression z{\"a}hlt zu den fr{\"u}hen Ereignissen bei der Entstehung einer Inflammation des ZNS, wie beispielsweise bei der MS. Im zweiten Teil der Dissertation wurde die Herunterregulation von Occludenskontaktproteinen in der cEND-Zelllinie untersucht. Dabei wurden cEND-Zellen mit Seren von Patienten, die sich in zwei verschiedenen Stadien der MS befanden, behandelt: in der akuten Exazerbationsphase oder der Remissionsphase, und auf die Protein- und Genexpression mit und ohne Dexamethasons-Behandlung untersucht. Es konnte ein negativer Effekt auf den Barrierewiderstand und die Occludenskontaktexpression, sowie eine erh{\"o}hte MMP-9-Genexpression nach Krankheitssereninkubation gezeigt werden. Die Dexamethason-Behandlung ergab eine geringe, aber keine vollst{\"a}ndige Rekonstitution der Barrierefunktion. Anhand dieser Studie konnte jedoch erstmals eine Erniedrigung der Protein- und mRNA-Synthese von Claudin-5 und Occludin in Remissionspatientenseren inkubierten cEND-Zellen demonstriert werden. Somit k{\"o}nnten diese Erkenntnisse zur Pr{\"a}diagnose einer bevorstehenden Exazerbationsphase der MS eingesetzt werden. Eine Langzeit-GC-Behandlung f{\"u}hrt zu zahlreichen Nebenwirkungen, u. a. zum Bluthochdruck, welcher aufgrund einer eingeschr{\"a}nkten Produktion des vasodilatativen Faktors Stickstoffmonoxid, NO, im myokardialen Endothel hervorgerufen wird. Ver{\"a}nderungen in der NO-Produktion, wie auch anderer Faktoren der NO-Signalkaskade in der myokardialen Endothelzelllinie MyEND unter Einfluss von Dexamethason standen im Zentrum des dritten Teils dieser Arbeit. W{\"a}hrend keine Ver{\"a}nderungen in der Expression der endothelialen NO-Synthase, eNOS, nach GC-Behandlung gezeigt werden konnten, wurden repressive Einfl{\"u}sse von Dexamethason auf die Enzymaktivit{\"a}t der eNOS in MyEND-Zellen untersucht. GC-Gabe f{\"u}hrte zur einer herabgesetzten Synthese des essenziellen Co-Faktors der eNOS, des Tetrahydrobiopterins, BH4, sowie zu einer Herunterregulation der GTP-Cyclohydrolase-1 (GTPCH-1), des geschwindigkeitsbestimmenden Enzyms der BH4-Produktion. Im Gegensatz zu bisherigen Ergebnissen anderer Arbeitsgruppen, konnte in der vorliegenden Studie belegt werden, dass die Herunterregulation der GTPCH-1 mRNA-Level auf den Liganden-abh{\"a}ngigen proteasomalen Abbau des Glukokortikoid-Rezeptors (GR) zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Das 26S-Proteasom moduliert die GR-abh{\"a}ngige Genexpression durch Kontrolle des Umsatzes und des Recyclings des Rezeptors selbst, wodurch eine regulierte Hormonresponsivit{\"a}t gew{\"a}hrleistet wird. Die Aufhebung des Liganden-abh{\"a}ngigen Abbaus des GR-Proteins durch gezielte Proteasominhibition, sowie durch eine {\"U}berexpression des ubiquitinylierungsdefekten GR-Konstruktes, K426A-GR, in Dexamethason-behandelten MyEND-Zellen resultierte in einer Erh{\"o}hung der GTPCH-1-Expression, sowie einer gesteigerten eNOS-Aktivit{\"a}t. Die hier beschriebenen Ergebnisse erlauben einen innovativen Einblick in die Erkenntnisse zur GC-vemittelten Hypertonie. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass GC-Behandlungen von mikrovaskul{\"a}ren Hirnendothelzellen zu einer Stabilisierung der Endothelbarriere f{\"u}hren. Unter pathologischen Bedingungen, wie der MS, wird der protektive GC-Effekt durch andere Faktoren beeintr{\"a}chtigt},
  subject      = {Blut-Hirn-Schranke},
  language  = {de}
}