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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-229776
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 15 December 2011 |
| Referee: | Prof. Dr. Dr. Peter Proff and Prof. Dr. Michael Behr |
| Date of exam: | 14 December 2011 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Kieferorthopädie |
| Keywords: | hyperhomocysteinemia, methionine, Synchondrosis sphenooccipitalis, methylation, DNA-hypermethylation, epigenetic, basocranial growth center, endochondral ossification |
| 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: | 22977 |
Abstract (German)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss einer durch eine maternale Methionindiät induzierten Hyperhomocysteinämie auf das Wachstum und die Entwicklung der Synchondrosis sphenooccipitalis bei neugeborenen Ratten vom Zuchtstamm LWE1.W. Dabei wurde der Verlauf der enchondralen Ossifikation des basokranialen Wachstumszentrums im Hinblick auf dessen histologisches und ...
Abstract (German)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss einer durch eine maternale Methionindiät induzierten Hyperhomocysteinämie auf das Wachstum und die Entwicklung der Synchondrosis sphenooccipitalis bei neugeborenen Ratten vom Zuchtstamm LWE1.W.
Dabei wurde der Verlauf der enchondralen Ossifikation des basokranialen Wachstumszentrums im Hinblick auf dessen histologisches und molekularbiologisches Entwicklungsstadium zwischen zwei Versuchsgruppen verglichen. Wir züchteten eine Kontroll-Gruppe und eine Test-Gruppe von Tieren, wobei die Test-Gruppe mit einem 10-fach erhöhten Methionin-Anteil gefüttert wurde. Um eine Wachstumsstörung bei den Testtieren nachzuweisen, wurden Gewicht und Blutzuckerspiegel beider Gruppen am 10. und 20. postnatalen Tag gemessen. Des Weiteren wurden histologische Präparate der Synchondrosis sphenooccipitalis angefertigt, anhand derer eine Flächenvermessung der knorpeligen Anteile der Synchondrose vorgenommen wurde. Zusätzlich wurde die Anzahl und Zelldichte der Chondrone innerhalb der Wachstumsfuge bestimmt, die Rückschlüsse über die Proliferation und Wachstumsrate der Knorpelzellen zulassen. Als zwei wichtige Markergene der Knorpel- und Knochenentwicklung wurden Kollagen Typ X und der Transkriptionsfaktor Runx2 am 10. postnatalen Tag in der Synchondrosis sphenooccipitalis im Hinblick auf ihre transkriptionelle Aktivität untersucht. Um den Einfluss der Hyperhomocysteinämie auf das Epigenom zu analysieren, ermittelten wir anhand von Leberproben den Methylierungsgrad der DNA. Erste Hinweise auf eine Wachstumsstörung erhielten wir dadurch, dass die Tiere der Test-Gruppe ein geringeres Körpergewicht hatten als die vergleichbaren Tiere der Kontroll-Gruppe. Auch die histomorphometrische Analyse der Knorpelanteile der Synchondrosen am 10. und 20. postnatalen Tag zeigte eine verringerte Wachstumsrate der Wachstumsfugen bei den Testtieren. Die Vermutung, dass eine verminderte Zellproliferation die Ursache für die Wachstumsrestriktion ist, wurde durch die vergleichsweise geringe Anzahl der Chondrone innerhalb der Synchondrosen der Testtiere bestätigt. Zusätzlich zeigten Genexpressionsuntersuchungen der Knochendifferenzierungsmarkergene Runx2 und Kollagen Typ X eine signifikant verringerte transkriptionelle Aktivität bei den Tieren der Test-Gruppe. Die veränderte Genexpression der Markergene in der Synchondrose und die gleichzeitig ermittelte globale Hypermethylierung der DNA aus Leberproben der Ratten deutet zumindest auf eine epigenetische Beeinflussung der transkriptionellen Aktivität hin. Dieser Zusammenhang muss jedoch durch die spezielle Analyse der entsprechenden Genpromotoren im Hinblick auf deren Methylierungsstatus zukünftig noch eingehender untersucht werden.
Wir stellten fest, dass die methionininduzierte Hyperhomocysteinämie zu einer Hypermethylierung der Leber-DNA führte. Des Weiteren konnten wir eine Verzögerung im Fortschritt des Wachstums und der Verknöcherung der Synchondrosis sphenooccipitalis beobachten. Um den Zusammenhang zwischen der Hyperhomocysteinämie und der beobachteten Wachstumsrestriktion in den Synchondrosen der Testtiere nachzuweisen, müssen jedoch zukünftig weitere Untersuchungen, speziell der synchondralen DNA, folgen. Als klinisch relevante Schlussfolgerung erachten wir es als sinnvoll, bei Müttern während der Schwangerschaft die ausreichende Versorgung mit Kofaktoren wie Vitamin B6 und Vitamin B12 sicherzustellen, um einer Hyperhomocysteinämie bei Mutter und Kind vorzubeugen und so das Risiko von kieferorthopädisch relevanten Wachstumsstörungen und Veränderungen zu minimieren.
Translation of the abstract (English)
This doctoral thesis discusses hyperhomocysteinemia induced by a maternal methionine diet and its influence on growth and development of Synchondrosis sphenooccipitalis in newborn rats from the breeding line LWE1.W. The process of endochondral ossification of the basocranial growth center with regard to its histological and molecular biological developmental stage was compared using a study group ...
Translation of the abstract (English)
This doctoral thesis discusses hyperhomocysteinemia induced by a maternal methionine diet and its influence on growth and development of Synchondrosis sphenooccipitalis in newborn rats from the breeding line LWE1.W.
The process of endochondral ossification of the basocranial growth center with regard to its histological and molecular biological developmental stage was compared using a study group and a control group.
We bred an experimental and a control group of animals, with the study group having been fed a diet with a ten times higher methionine dosis.
To prove disorder of growth in these animals, weight and blood sugar levels of both groups were taken on the postnatal days 10 and 20. Furthermore, histological specimens of the synchondrosis sphenooccipitalis were drawn up, enabling us to conduct an area measurement of the cartilaginous parts of the synchondrosis. In addition, number and cell density of the chondrones within the epiphyseal plate were determined, which allowed us to draw conclusions about proliferation and growth rate of cartilage cells. The two important genetic markers of cartilage and bone development, collagen type X and Runx2 transcription factor, were analyzed on postnatal day 10 of the Synchondrosis sphenooccipitalis with regard to their transcriptional activity.
To test the influence of hyperhomocysteinemia on the epigenome we determined the level of methylation of the DNA using liver samples. Already initial findings, such as reduced body weight of the study group in comparison with the control group, suggested growth disorder. Also, the histomorphometrical analysis of the cartilage components of the synchodroses in the study animal group showed a reduced growth rate of epiphyseal plates on postnatal days 10 and 20. The assumption that a reduced cell proliferation could be the cause of growth restriction was substantiated by the comparably low number of chondrones within the synchondroses of the study animals. Additionally, investigations of gene expression in the bone differentiation genetic markers Runx2 and collagen typeX showed a significantly reduced transcriptional activity in the animals of the study group.
The changed gene expression of the marker genes in the synchondrosis and the simultaneously detected global DNA-hypermethylation in the liver samples from the rats leads us to at least suggest that there is epigenetic manipulation of the transcriptional activity. This correlation must be investigated more closely in the future by analyzing the corresponding gene promoters with regard to their methylation status.
We established that methionine induced hyperhomocysteinemia leads to hyper methylation in liver DNA. Furthermore, a delay in growth development and ossification of the Synchondrosis sphenooccipitalis could be detected. In order to prove the correlation of hyperhomocysteinemia and the observed growth retardation of the synchondroses in study animals, further research must be done, especially into the synchondrodial DNA.
A clinically relevant conclusion is to ensure a sufficient supply of cofactors such as Vitamin B6 and B12 in pregnant women to prevent hyperhomocysteinemia and minimize the risk of orthodontically relevant impaired growth and alteration.
Metadata last modified: 25 Nov 2020 15:24
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