| License: Publishing license for publications excluding print on demand (5MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-opus-7588
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.10529
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 12 February 2007 |
| Referee: | Richard (Prof. Dr.) Warth |
| Date of exam: | 30 January 2007 |
| Institutions: | Biology, Preclinical Medicine > Institut für Physiologie > Prof. Dr. Richard Warth |
| Keywords: | Apoptosis , Epithelzelle , Zellkontakt , Caspasen , Colon , Signaltransduktion , Anoikis , anoikis |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 10529 |
Abstract (German)
Innerhalb einer Krypte bilden primäre humane Kolonepithelzellen (KEZ) stabile Kontakte zur extrazellulären Matrix sowie zu den benachbarten Zellen aus. Der Verlust dieser Zellverankerung führt in KEZ jedoch zur schnellen Induktion einer speziellen Form von Apoptose, die als Anoikis bezeichnet wird. Während die Rolle von Zell-Matrix-Kontakten für das Überleben von KEZ in den letzten Jahren sehr ...
Abstract (German)
Innerhalb einer Krypte bilden primäre humane Kolonepithelzellen (KEZ) stabile Kontakte zur extrazellulären Matrix sowie zu den benachbarten Zellen aus. Der Verlust dieser Zellverankerung führt in KEZ jedoch zur schnellen Induktion einer speziellen Form von Apoptose, die als Anoikis bezeichnet wird. Während die Rolle von Zell-Matrix-Kontakten für das Überleben von KEZ in den letzten Jahren sehr gut charakterisiert wurde, war die Bedeutung der Zell-Zell-Adhäsion in diesem Zusammenhang bislang noch völlig unklar.
In der vorliegenden Arbeit sollte deshalb der Einfluss der Zell-Zell-Verankerung auf das Apoptoseverhalten bzw. das Überleben primärer humaner KEZ untersucht werden.
Es konnte nachgewiesen werden, dass die Zell-Zell-Verankerung einen wichtigen Überlebensfaktor für primäre humane KEZ darstellt. Die Aufrechterhaltung von Zell-Zell-Kontakten innerhalb der KEZ-Krypte wurde durch Zellaggregation mittels Zentrifugation erreicht. Durch die Aggregation blieben die Zellmorphologie sowie die Zell-Zell-Kontakt-vermittelnden Strukturen der KEZ erhalten. Trotz Abwesenheit von Zell-Matrix-Kontakten wurde durch die alleinige Aufrechterhaltung der Zell-Zell-Verankerung die apoptotische Kaskade vollständig blockiert, so dass es weder zur Aktivierung von Caspasen noch zur DNA-Fragmentierung kam.
Es wurde überprüft, inwieweit Proteine des adherens junctions-Komplexes an der Regulation von KEZ-Anoikis und -Überleben beteiligt sind. Hier zeigte sich, dass durch die Bindung von löslichem E-Cadherin die Apoptoseraten in KEZ signifikant reduziert werden können, dass die E-Cadherin-Bindung alleine jedoch nicht für eine vollständige Hemmung von Anoikis ausreichend ist. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass durch die Aufrechterhaltung von KEZ-Zell-Zell-Kontakten der proteolytische Abbau von β-Catenin sowie dessen Deaktivierung effektiv gehemmt wird.
Auf der Ebene der Bcl-2-Proteine konnte festgestellt werden, dass der vollständige Verlust der Zellverankerung zur Freisetzung von Bcl-2 aus den Mitochondrien, zu einer leichten Abnahme der mitochondrialen Mengen an Bcl-xL sowie einer starken Anreicherung von Bak in den Mitochondrien führt. Demzufolge kommt es zu einer starken Abnahme des (Bcl-2, Bcl-xL)/(Bax, Bak)-Verhältnisses in der äußeren Mitochondrienmembran. Durch die Aufrechterhaltung der Zell-Zell-Kontakte zwischen KEZ bleibt das Verhältnis anti- und pro-apoptotischer Bcl-2-Proteine in den Mitochondrien dagegen unverändert.
Die Untersuchung einzelner Signalmoleküle in KEZ mit aufrecht erhaltenen Zell-Zell-Kontakten ergab unter anderem eine konstante Aktivierung von Akt, eine transient erhöhte Aktivierung von Erk1/2, eine leicht abnehmende Phosphorylierung von Src sowie eine kontinuierliche Dephosphorylierung von FAK. Durch Inhibition Src- und PI3-K-abhängiger Signale wurde der anti-apoptotische Effekt der Zellaggregation neutralisiert, während die Hemmung MEK/Erk-abhängiger Signale keine Auswirkung auf das KEZ-Überleben hatte. Dies deutet darauf hin, dass Src- und PI3-K-abhängige Signalwege an der Vermittlung des Zell-Zell-Kontakt-abhängigen Überlebens beteiligt sind, wohingegen MEK- und FAK-abhängige Signale in diesem Zusammenhang keine Rolle spielen. Darüber hinaus wurde die Nicht-Rezeptor-Tyrosinkinase Src als Schlüsselmolekül der Zellkontakt-vermittelten Signal¬transduktion identifiziert.
Der vollständige Verlust der Zellverankerung führt in KEZ parallel zur Aktivierung der apoptotischen Kaskade auch zur Induktion einer Reihe von anti-apoptotischen Signalwegen. So wurde nach Verlust jeglicher Zellkontakte in KEZ eine starke Aktivierung von Kinasen und Transkriptionsfaktoren sowie eine erhöhte Sekretion von Wachstumsfaktoren beobachtet. Aufgrund dieser Mechanismen scheinen die Zellen unmittelbar nach Verankerungsverlust transient vor Anoikis geschützt zu sein und überleben, sofern innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls physiologische Zellkontakte wiederhergestellt werden.
Zusammengefasst zeigen die Daten der vorliegenden Arbeit, dass stabile Zell-Zell-Kontakte eine essentielle Rolle für das Überleben primärer humaner KEZ spielen.
Translation of the abstract (English)
Within the normal colon mucosa, primary human colonic epithelial cells (CEC) form stable contacts with the extracellular matrix as well as with adjacent cells. Loss of this cell anchorage results in rapid induction of anoikis, a form of apoptosis. In contrast to the established role of cell-matrix contact, the role of cell-cell contacts as a physiologic survival factor for CEC is less clear. In ...
Translation of the abstract (English)
Within the normal colon mucosa, primary human colonic epithelial cells (CEC) form stable contacts with the extracellular matrix as well as with adjacent cells. Loss of this cell anchorage results in rapid induction of anoikis, a form of apoptosis. In contrast to the established role of cell-matrix contact, the role of cell-cell contacts as a physiologic survival factor for CEC is less clear. In this study the influence of cell-cell adhesion on survival of primary human CEC was assessed.
Cell-cell contacts are of pivotal importance for survival of primary human CEC. Maintenance of cell-cell contacts within CEC crypts was achieved by aggregation by centrifugation. Despite loss of cell-matrix adhesion anoikis of primary human CEC could be inhibited when cell-cell adhesion was preserved, as aggregated cells displayed no signs of caspase activation and DNA fragmentation, respectively.
Proteins of the adherens junction complex were assessed for their involvement in regulation of CEC anoikis and survival. E-cadherin engagement significantly reduced CEC anoikis, but was not sufficient for complete inhibition of apoptosis. Furthermore, proteolytic degradation of β-catenin was effectively blocked by maintaining cell-cell contacts.
Loss of cell anchorage induced the release of Bcl-2 from mitochondria, as well as a reduction of mitochondrial Bcl-xL. In contrast, mitochondrial levels of Bak were strongly increased. As a result the relation (Bcl-2, Bcl-xL)/(Bax, Bak) in the outer mitochondrial membrane was strongly reduced after loss of anchorage, whereas it remained constant when cell-cell contacts were preserved.
Maintaining of CEC cell-cell adhesion resulted in a constant activation of Akt, a transient increase in Erk1/2 activation, a slight decrease in Src phosphorylation, and a continuous dephosphorylation of FAK. Inhibition of Src- and PI3-K-dependent signalling neutralized the anti-apoptotic effect of cell aggregation, whereas inhibition of MEK/Erk-mediated signals did not influence CEC survival. These data indicate that Src- and PI3-K-dependent signalling pathways mediate cell-cell contact-dependent survival, while signals via MEK and FAK seem to play no role in this context. Moreover, Src kinase was identified as a key molecule in cell contact-mediated signal transduction.
In parallel to the activation of the apoptotic cascade, complete loss of cell anchorage results in the induction of several anti-apoptotic signalling pathways. Activation of kinases and transcription factors as well as increased secretion of growth factors was observed after loss of anchorage. Due to these mechanisms, CEC seem to be transiently protected against anoikis immediately after detachment and are able to survive if physiological cell contacts are reconstituted within a certain time slice.
Take together, this study provides evidence for the essential role of cell-cell adhesion for survival of primary human CEC.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 12:49
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