Identifikation und Charakterisierung des zeitlichen Verlaufs beta-adrenerg kontrollierter Transkripte im braunen und weißen Fettgewebe kältebehandelter Mäuse

Braunes Fettgewebe (BAT) ist bei Kleinsäugern das Organ zur Erzeugung zitterfreier Thermogenese. Die Wärme wird in den spezialisierten Mitochondrien der braunen Adipocyten erzeugt, die das Entkopplerprotein UCP1 enthalten. UCP1 1 fördert die Protonendurchlässigkeit der inneren mitochondrialen Membra...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Schneider, Tatjana
Beteiligte: Klingenspor, Martin (Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2005
Biologie
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Braunes Fettgewebe (BAT) ist bei Kleinsäugern das Organ zur Erzeugung zitterfreier Thermogenese. Die Wärme wird in den spezialisierten Mitochondrien der braunen Adipocyten erzeugt, die das Entkopplerprotein UCP1 enthalten. UCP1 1 fördert die Protonendurchlässigkeit der inneren mitochondrialen Membran, wodurch unter Umgehung der ATP Synthase die „protone motive force“ zur Wärmebildung statt zur ATP Synthese genutzt wird. Die Aktivierung der adaptiven Thermogenese wird durch das sympathische Nervensystem über Noradrenalin vermittelt und über die β-adrenergen Rezeptoren der braunen Adipocyten weitergeleitet. Es kommt zur einem Anstieg der mRNA Expression von UCP 1. Im Gegensatz dazu speichert weißes Fettgewebe (WAT) Energie in Form von Triglyceriden und ist nicht an der zitterfreien Thermogenese beteiligt. Nach einem β-adrenergen Stimulus kommt es zu einem Anstieg der Lipolyse und einem Export von freien Fettsäuren. Die freien Fettsäuren erfüllen im BAT zwei Aufgaben: zum einen aktivieren sie das UCP 1 Protein den Mitochondrien und zum anderen versorgen sie die Atmungskette, die eine maximale Respirationsrate aufweist, mit Reduktionsäquivalenten aus der β-Oxidation. Die vorliegende Arbeit trägt dazu bei, Gene zu identifizieren, die in der frühen Phase der β-adrenergen Stimulation im BAT reguliert werden, um mehr über die molekularen Prozesse zu erfahren, die an der Vermittlung der adaptiven Thermogenese beteiligt sind. Zu diesem Zweck wurde die cDNA RDA Methode angewandt, mit deren Hilfe differenziell regulierte Transkripte aus β-adrenerg stimulierten braunen Adipocyten (HIB-1B) angereichert wurden. Die Differenzprodukte wurden auf Microarraychips aufgebracht und in einem zweiten Schritt überprüft, welche dieser Transkripte durch akute Kältebehandlung im BAT und parallel dazu im WAT reguliert wurden. Um einen Eindruck über den zeitlichen Verlauf der Regulation der einzelnen Transkripte zu erhalten, wurden Zeitverlaufsprofile aller regulierten Transkripte erstellt, die im BAT und im WAT kältebehandelter Mäuse differenziell exprimiert wurden. Die größte Gruppe unter den identifizierten Differenzprodukten gehörte zu Transkripten, die den Cytoskelett/ Gewebestrukturproteinen zugeordnet wurden. Derzeit gibt es keine Untersuchungen, die sich mit der dynamischen Veränderung des Cytoskeletts im Verlauf der adaptiven Thermogenese im BAT beschäftigen. In der vorliegenden Arbeit wurden Gewebestrukturproteine identifiziert, deren Transkriptmenge im Verlauf der noradrenergen Stimulation im BAT und im WAT unterschiedlich reguliert wurden und denen möglicherweise eine strukturbildende oder intrazelluläre Transportfunktion im Zuge der adaptiven Thermogenese zukommt. β-adrenerge Stimulation vermittelt die Aktivierung der adaptiven Thermogenese, in deren Verlauf sowohl der Differenzierungs– als auch der Proliferationsprozess in braunen Adipocyten gefördert wird. Signalvermittelnde Prozesse, die an die Bildung von cAMP gekoppelt sind, spielen dabei eine Rolle. Die daran beteiligten Signalwege und auch die Gene, die durch die Übermittlung dieser Signalwege akut exprimiert werden, sind wenig untersucht. Die vorliegende Arbeit trägt dazu bei, β-adrenerg kontrollierte Transkripte zu identifizieren und ihr zeitliches Auftreten zu charakterisieren. Hierbei konnte gezeigt werden, dass sich BAT und WAT grundsätzlich anhand ihrer Genexpressionsprofile nach einem β-adrenergen Stimulus unterscheiden. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass sich die beiden Fettgewebetypen nicht nur durch die Aktivierung der mRNA Expression von UCP 1 unterscheiden, sondern dass die adrenerge Stimulation schon zeitlich gesehen vor der UCP 1 Expression zu einem unterschiedlichen Verlauf der Expressionsprofile regulierter Transkripte führt. Durch die Identifizierung und die Charakterisierung der Differenzprodukte im BAT ergaben sich Einblicke in die unterschiedlichen Signalwege, die über den β adrenergen Rezeptor im BAT durch Kältebehandlung vermittelt werden können. Dabei wird deutlich, dass die Aktivierung der adaptiven Thermogenese, die über die Stimulation der β-adrenergen Rezeptoren vermittelt wird, nicht nur von der Kopplung an nur einen biochemischen Signalweg abhängt, sondern sich aus einem Zusammenschluss der funktionalen Aktivierung eines Netzwerks von intrazellulären Signalwegen ergibt.