| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand (5MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-294322
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.29432
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 5 Februar 2014 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Helmut Schweikl |
| Tag der Prüfung: | 27 Januar 2014 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Zahnerhaltung und Parodontologie > Prof. Dr. rer. nat. Helmut Schweikl |
| Stichwörter / Keywords: | TEGDMA, Transkriptionsfaktoren, dental, Monomer, Aktivierung, activation, transcriptionfactor |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 29432 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Biologische Effekte kunststoffbasierter dentaler Füllungsmaterialien in eukaryotischen Zellen basieren auf zellulären Mechanismen, deren Spezifität aktuell nur teilweise bekannt ist. So sind Monomere der organischen Matrix dentaler Komposite wie Triethylenglykoldimethacrylat (TEGDMA) zytotoxisch, genotoxisch und mutagen in vitro aufgrund oxidativer DNA-Schäden oder inhibieren Funktionen des ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Biologische Effekte kunststoffbasierter dentaler Füllungsmaterialien in eukaryotischen Zellen basieren auf zellulären Mechanismen, deren Spezifität aktuell nur teilweise bekannt ist. So sind Monomere der organischen Matrix dentaler Komposite wie Triethylenglykoldimethacrylat (TEGDMA) zytotoxisch, genotoxisch und mutagen in vitro aufgrund oxidativer DNA-Schäden oder inhibieren Funktionen des angeborenen Immunsystems wie die Freisetzung von Zytokinen. Möglicherweise basieren diese unterschiedlichen Phänomene auf der Störung der zellulären Redoxhomöostase durch die vermehrte Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) als Folge der Exposition von Zellen gegen dentale Monomere. Die bisherigen Ergebnisse überwiegend deskriptiver Analysen zeigten eine Parallelität von zellulären Reaktionen wie der Aktivierung Mitogen-aktivierter Proteinkinasen (MAPK) und Apoptose, aber keinen ursächlichen Zusammenhang. So darf man vermuten, dass der in Monomer-exponierten Zellkulturen beobachtete Zelltod durch Apoptose die Folge von Signalen ist, die zwei unterschiedliche Ursachen haben könnten. Zum einen könnte Apoptose die Folge von Signalen sein, die von oxidativen DNA-Schäden ausgehen. Andererseits könnten ROS direkt MAPK und damit verknüpfte Transkriptionsfaktoren downstream aktivieren, die schließlich Apoptose induzieren.
Ziel dieser Studie war es, einerseits den Einfluss des Kunststoffmonomers TEGDMA auf die Aktivierung der Transkriptionsfaktoren c-Jun, ATF-2 und ATF-3 downstream von MAPK zu untersuchen. Außerdem sollte die Expression von p53 und p21 untersucht werden, die als zelluläre Antwort auf mögliche DNA-Schäden verändert sein könnte.
Für diese Analysen wurden drei verschiedene Zelllinien verwendet. HeLa dienten als menschliche Epithelzellen aus dem Cervixkarzinom als Kontrolle für die Expression von p53. RAW264.7 Mausmakrophagen wurden repräsentativ für Zellen des angeborenen Immunsystems verwendet und als Modell für spezifische Pulpareaktionen wurden transformierte humane Pulpazellen (tHPC) eingesetzt. Diese Zellen wurden dem Monomer TEGDMA (1 oder 3 mM) und einer Kontrollsubstanz (Camptothecin) für 24h exponiert. Die Expression der Transkriptionsfaktoren c-Jun, ATF-2, ATF-3, p53 und p21 und die jeweils phosphorylierten Formen phospho-c-Jun, phospho-ATF-2, p53Ser15 und p53Ser46 wurden mit spezifischen Antikörpern in Zellkernen und im Zytosol mit Western Blotting untersucht.
Die Expression von p53 war in Zellkernen von HeLa durch Camptothecin stark erhöht, während TEGDMA die Expression von p53 nur schwach stimulierte. Camptothecin förderte auch die Expression von p53Ser15 und p53Ser46 in Zellkernen, mit TEGDMA hingegen wurde lediglich eine geringe Expression von p53Ser46 beobachtet. In der tHPC-Zelllinie erhöhte Camptothecin die Bildung von p53Ser15 und p53Ser46 im Zytosol, TEGDMA indessen steigerte die Expression von p53, p53Ser15 und p53Ser46 im Zellkern. In RAW264.7 Mausmakrophagen induzierte Camptothecin vor allem die starke Expression von p53 in Zellkernen und auch p53Ser15 war nachweisbar. TEGDMA wiederum stimulierte lediglich eine geringe Expression von p53. Die Expression von p21 wurde mit Camptothecin und TEGDMA in Kernen und im Zytosol von HeLa und tHPC erhöht. In den RAW264.7 Mausmakrophagen war p21 nur nach Exposition gegen Camptothecin nachweisbar.
Die immediate early response Genprodukte c-Jun, ATF-2 und ATF-3 wurden in Zellkernen aller Zelllinien exprimiert. Camptothecin steigerte die Expression von c-Jun, phospho-c-Jun, ATF-2, phospho-ATF-2 und ATF-3 vor allem in den Zellkernen von HeLa und weniger deutlich auch in tHPC. In RAW264.7 Mausmakrophagen wurde jedoch keine Steigerung, sondern eine Inhibition dieser Proteine detektiert. TEGDMA schien die Expression von c-Jun, phospho-c-Jun, ATF-2, phospho-ATF-2 und ATF-3 in allen Zelllinien zu inhibieren
Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass TEGDMA zelluläre Signalwege hin zur Aktivierung von Transkriptionsfaktoren verändert. Während die Expression von p53 durch TEGDMA eher stimuliert wurde und damit auf die Induktion von DNA-Schäden verweist, wurde die Expression von Transkriptionsfaktoren downstream von MAPK durch TEGDMA inhibiert. Ein direkter kausaler Zusammenhang zwischen Monomer-induzierten DNA-Schäden, der Aktivierung von Transkriptionsfaktoren sowie der Induktion von Apoptose soll nun mit pharmakologischen und genetischen Inhibitoren weiter untersucht werden. Die Bedeutung der Inhibition von Transkriptionsfaktoren downstream von MAPK wird im Zusammenhang mit der Analyse von Reaktionen des zellulären Immunsystems auf Monomere untersucht werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit verweisen darauf, dass die Induktion von Apoptose in verschiedenen Zelllinien durch Monomere wie TEGDMA durch die aktuellen Paradigmen einfacher, linearer Modelle der Signaltransduktion nicht hinreichend erklärt werden können.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Biological effects of dental filling materials in eukaryotic cells based on cellular mechanisms are currently only partially known. Monomers such as triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) are cytotoxic, genotoxic and mutagenic in vitro due to oxidative DNA damage, or inhibit functions of the innate immune system such as the release of cytokines. These different phenomena are based on the ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Biological effects of dental filling materials in eukaryotic cells based on cellular mechanisms are currently only partially known. Monomers such as triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) are cytotoxic, genotoxic and mutagenic in vitro due to oxidative DNA damage, or inhibit functions of the innate immune system such as the release of cytokines. These different phenomena are based on the interference of cellular redox homeostasis through the increased production of reactive oxygen species (ROS) as a result of the exposure of dental monomers to cells. Mainly descriptive analyses show a parallelism, but no causal connection of mechanism of cellular responses such as the activation of mitogen-activated protein kinases (MAPK) to apoptosis. It may be assumed that in monomer-exposed cell cultures cell death by apoptosis is the result of signals that may have two different causes. Firstly, apoptosis could be the result of signals originating from oxidative DNA damage. On the other hand, ROS may directly be associated with MAPK-dependent transcription factors, which eventually induce apoptosis.
The aim of this study was to investigate the influence of the dental monomer TEGDMA to the activation of the transcription factors c-Jun, ATF-2 and ATF-3 downstream of MAPK. Furthermore, the expression of p53 and p21 was investigated, which might be changed as a cellular response to DNA damage.
For these analyses, three different cell lines were used. HeLa cells (human epithelial cervix cells) were used as a control of the expression of p53. RAW264.7 mouse macrophages were used as a representative of the innate immune system, and transformed human pulp cells (tHPC) served as a model for specific pulp reactions. These cells were exposed to the monomer TEGDMA (1 or 3 mM), or a control substance (camptothecin) for 24 hours. The expression of the transcription factors c-Jun, ATF-2, ATF-3, p53 and p21 and the respective phosphorylated forms of phospho-c-Jun, phospho-ATF-2, p53Ser15 and p53Ser46 were detected with specific antibodies in cell nuclei and in the cytosol by Western blotting.
The expression of p53 in cell nuclei of HeLa was greatly increased by camptothecin, while the stimulation of p53 by TEGDMA increased only weakly. Camptothecin also promoted the expression of p53Ser15 and p53Ser46 in cell nuclei, with TEGDMA, however, only low expression of p53Ser46 was observed. In the tHPC cell line the formation of p53Ser15 and p53Ser46 by camptothecin increased in the cytosol, TEGDMA, however, increased the expression of p53, p53Ser15 and p53Ser46 in the nucleus. In RAW264.7 mouse macrophages camptothecin especially induced the strong expression of p53 in cell nuclei, and p53Ser15 was also detectable. TEGDMA stimulated only a low expression of p53. The expression of p21 was increased with camptothecin and TEGDMA in nuclei and in the cytosol of HeLa and tHPC. In RAW264.7 mouse macrophages only p21 was detectable after exposure to camptothecin.
The immediate early response gene c-Jun, ATF-2 and ATF-3 were expressed in cell nuclei of all cell lines. Camptothecin increased the expression of c-Jun, phospho-c-Jun, ATF-2, phospho-ATF-2 and ATF-3 mainly in the nuclei of HeLa and less clear in tHPC. TEGDMA seemed to inhibit the expression of c-Jun, phospho-c-Jun, ATF-2, phospho-ATF-2 and ATF-3 in all cell lines.
The present study provides experimental evidence that TEGDMA interfered with cellular signaling pathways through the modification of the activation of transcription factors. This could be a consequence of DNA damage, or could occur through activation of MAPK. A direct causal relationship between monomer-induced DNA damage, the activation of transcription factors and the induction of apoptosis is now to be investigated by pharmacological and genetic inhibitors. The importance of the inhibition of transcription factors downstream of MAPK will be examined in connection with the analysis of reactions of the cellular immune system to monomers. The present study indicates that the induction of apoptosis in various cell lines in the presence of monomers such as TEGDMA is more complicated than it has been assumed. The induction of apoptosis in different cell lines in the presence of monomers like TEGDMA may be subject to a higher level of complexity than simple linear models suggest.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 15:33
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