Kaiserslautern, Techn. Universiẗat, Diss., 2004.

Freie Univ., Diss.--Berlin, 2002.

Hohenheim, Universiẗat, Diss., 2002.

Univ., Diss.--München, 2001.

Glukokortikoide induzieren Apoptose in vielen verschiedenen Zelltypen. Wenngleich die Glukokortikoid-induzierte Apoptose eine der zuerst entdeckten Formen des Programmierten Zelltodes war, ist sie dennoch kaum verstanden und daher heute noch Teil vieler Forschungen. Eine Bcl-2 Überexpression resultiert in einer Resistenz gegenüber GC- induzierter Apoptose in einer Reihe von Zellen wie einigen Lymphomzell-linien, aber auch normalen Thymozyten, sowie reifen T- und B-Zellen. Glukokortikoide können die Transkription der BH3-only Gene Bim (BCL-2-interacting mediator of cell death) und Puma (p53-upregulated modulator of apoptosis), einer proapoptotischen Untergruppe der Bcl-2 Familie, induzieren. Dies legt nahe, dass Bim und Puma am Weg der GC-induzierten Apoptose beteiligt sind. Ceramid ist in der Lage über die Aktivierung der proapoptotischen Bcl-2 Mitglieder Bax und Bak die äußere Mitochondrienmembran zu schädigen und damit zur Aktivierung von Caspasen zu führen. Verschiedene apoptotische Stimuli, wie z.B. Glukokortikoide, führen so über eine Erhöhung des endogenen Ceramid Levels zur Apoptose. Ceramid kann auf zwei verschiedenen Wegen gebildet werden: zum einen durch Hydrolyse von Sphingomyelin (katalysiert durch saure (a), oder neutrale (n) Sphingomyelinase (SMase)), zum anderen durch de novo Biosynthese. Studien an Thymozyten zeigen, dass von den beiden Möglichkeiten der Ceramidsynthese, lediglich die Inhibition der aSMase zu einer Resistenz gegenüber GC-induzierter Apoptose führt. Um nun die Rolle von Bim und der aSMase bei der Glukokortikoid-induzierten Apoptose zu untersuchen, wurde die murine T-Zelllymphomlinie WEHI7.15a zu Hilfe genommen. Während die Überexpression retroviral eingebrachter shRNAs gegen Bim und aSMase keine Wirkung auf die Glukokortikoid-induzierte Apoptose zeigten, führte der knockdown des Glukokortikoid-Rezeptors selbst zu einer Resistenz gegenüber Dexamethason. Auch der pharmakologische Inhibitor der Sphingomyelin-Hydrolyse, Imipramin, zeigte sowohl in vitro, als auch in vivo keine Wirkung auf die Glukokortikoid-induzierte Apoptose. Darüber hinaus waren sowohl Thymozyten, als auch periphere T-Zellen von aSMase knockout Mäusen genauso sensitiv auf die Glukokortikoid-induzierte Apoptose wie Wildtyp-Zellen. Die in vitro knockdown Ergebnisse von Bim und vom Glukokortikoid-Rezeptor selbst, konnten weiterhin ex vivo, durch das Einbringen der shRNAs in hämatopoetische Stammzellen, welche zur Rekonstitution bestrahlter Mäuse genutzt wurden, bestätigt werden. Während der Bim knockdown keinerlei Einfluss auf die Glukokortikoid-induzierte Apoptose ex vivo zeigte, konnte die verminderte Expression des Glukokortikoid-Rezeptors den Zelltod verhindern. Im Gegensatz hierzu zeigten sowohl der GR knockdown, als auch der Bim knockdown im hämatopoetischen System einen Einfluss auf die Thymozytenentwicklung in vivo. / Glucocorticoids (GC) induce apoptosis in many cell types, but the mechanisms are not well understood. Recently it was reported that the proapoptotic Bcl-2 family member Bim and an upregulation of ceramides by a caspase-activated acidic sphingomyelinase (aSMase) play important roles. In order to study their involvement in GC-induced apoptosis I took advantage of the GC-sensitive murine T-cell lymphoma line WEHI 7.15a. Overexpression of retrovirally expressed shRNAs against Bim or aSMase had no influence, whereas knockdown of the GC receptor (GR) itself rendered these cells resistant to Dexamethasone. In addition, various pharmacological inhibitors of ceramide production had no influence on GC-induced apoptosis. Moreover, thymocytes and peripheral T-cells from aSMase knockout mice were equally sensitive to GC induced apoptosis as wildtype cells. Furthermore, I confirmed the in vitro knock down results of Bim and the GR by introducing shRNAs into hematopoietic stem cells that were used to reconstitute lethally irradiated mice. While Bim inactivation did not impact ex vivo GC-induced apoptosis, loss of GR expression prevented cell death. In contrast both, the GR knockdown as well as the Bim knockdown in reconstituted mice, showed an influence in T-cell development in vivo.

Die Blut-Hirn-Schranke wird hauptsächlich vom Endothel der Hirngefäße gebildet und stellt die wichtigste Barriere zwischen Blutkompartiment und Hirnparenchym dar. Hauptverantwortlich für die Barrierefunktion der Gehirnkapillaren sind die Tight Junctions, die den Interzellularspalt des Endothels verschließen und dadurch die parazelluläre Permeabilität hydrophiler Moleküle und Ionen regulieren und einen hohen elektrischen Widerstand aufbauen. Das 65 kDa Transmembranprotein Occludin ist ein zentrales Element der Tight Junctions: Eine Induktion von Occludin führt zur Erhöhung der Barriereeigenschaften, während eine Erniedrigung des Occludin-Gehaltes zu einer verstärkten Kapillardurchlässigkeit und potenziell zu einer Schädigung des Hirngewebes führt. Im klinischen Alltag werden bereits seit vierzig Jahren Kortikosteroide bei Erkrankungen mit geschädigter Blut-Hirn-Schranke erfolgreich eingesetzt. Auch experimentell konnte im hiesigen Labor durch die Arbeitsgruppe von Prof. Förster eine Transaktivierung von Occludin durch Glukokortikoide wie Dexamethason nachgewiesen werden. Die zugrunde liegenden regulatorischen Mechanismen der Occludintransaktivierung blieben weitgehend unbekannt, insbesondere die Frage, ob die Geninduktion über direkte Zielgentransaktivierung oder über eine Protein-Protein-Interaktion mit anderen Transkriptionsfaktoren erfolgt. Das Vorhandensein putativer Glukokortikoid-responsiver Elemente innerhalb des Occludin-Promoters war ebenso noch nicht bekannt. In dieser Arbeit konnte dargestellt werden, dass für die erhöhte Occludin-Expression in Endothelzellen von Hirngefäßen durch Glukokortikoide ein funktioneller Glukokortikoid-Rezeptor als Homodimer nötig war. In den Experimenten wurden die jeweiligen Transaktivierungsniveaus des Occludin-Promoters durch einen Luciferase-Promoter-Reporter-Assay verglichen. Es wurden zum einen der Wildtyp-Glukokortikoidrezeptor, zum anderen ein mutagenisierter Rezeptor eingesetzt, dem die entscheidende Dimerisierungseigenschaft fehlt. Ohne die Ausbildung eines Rezeptor-Homodimers kann die Bindung an die Promoter-DNA nicht erfolgen. Im Vergleich zeigte sich, dass nur der Wildtyp-Glukokortikoidrezeptor zu einer erhöhten Genexpression führte, der mutagenisierte Rezeptor zeigte keine Induktion. Zudem konnte im Rahmen dieser Arbeit eine Bindungsstelle des Glukokortikoidrezeptors auf dem Occludin-Promoter identifiziert werden. Die Identifizierung des Glukokortikoid-responsiven Elements erfolgte durch Untersuchung der Glukokortikoid-Responsivität verschiedener Abschnitte des Occludin-Promoters. Auf zwei dieser Abschnitte fanden sich Gensequenzen, die der etablierten kanonischen Konsensussequenz und verschiedenen in der Literatur beschriebenen degenerierten Elementen entsprachen. Im Promoter-Reporter-Assay zeigte sich nur im distalen Promoterabschnitt eine erhöhte Occludin-Expression nach Glukokortikoid-Gabe. Dieses distale Element aus zwei Halbelementen (5’-ACATGTnnnnACAAAT-3’) wurde durch Immunopräzipitationsassays weiter eingegrenzt. Eine Mutagenisierung der Basenabfolge mit anschließend ausbleibender Transaktivierung und Immunopräzipitation bestätigte die Funktionalität des Glukokortikoid-responsiven Elements. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit erstmals die direkte dimerisierungsabhängige Glukokortikoidrezeptor-vermittelte Induktion von Occludin nachgewiesen und ein neues degeneriertes Glukokortikoid-responsives Element identifiziert werden, das für die Transaktivierung des Occludingens essentiell ist. / The blood-brain-barrier mainly consists of endothelial cells and is the most important barrier between blood vessels and brain parenchyme. Occludin represents an important part of the tight junctions, which seal and protect the blood brain barrier against paracellular diffusion of solutes to the brain parenchyme and are therefore responsible for the high resistance and low permeability between cerebral capillary endothelial cells. Induction of occludin leads to increased barrier properties while a decreased occludin-level results in elevated permeability and potential impairment of the brain tissue. In former studies the positive influence of glucocorticoids on the barrier properties because of an induction of the occludin gene could be shown. This doctorial thesis showed that for an elevated occludin expression level in cerebral endothelial cells a functional glucocorticoid receptor as a homodimer is needed. This was proved comparing the transactivation levels of a wild-type glucocorticoid receptor and a mutagenised receptor lacking the ability of dimerization employing the Luciferase-Promoter-Reporter-Assay. Binding to the promoter-DNA is not possible without the formation of the receptor homodimer. Increased transactivation could only be seen using the wild-type receptor, the mutagenised receptor did not show any induction. In addition this thesis identified a glucocorticoid-receptor binding-site in the occludin promoter. This was performed analyzing the responsivity of different parts of the occludin promoter to glucocorticoid treatment. Two sequences could be found which were similar to the canonical consensus sequence and other established degenerated glucocorticoid response elements. Using the promoter-reporter-assay an elevated occludin expression could be detected after glucocorticoid treatment within the distal segment of the promoter. This distal element consisting of two half sites (5’-ACATGTnnnnACAAAT-3’) was confirmed using immunoprecipitation assays. After site directed mutagenesis of the putative glucocorticoid response element Luciferase promoter reporter assay and chromatin immunoprecipitation assays revealed that disruption of the candidate binding site abolished glucocorticoid-induced reporter gene expression and binding of the glucocorticoid receptor in response to dexamethasone treatment. The fact that glucocorticoid stimulation did not affect gene expression in the mutant vector verified that the glucocorticoid response element is functional and that hormone binding is not possible after alteration of the sequence.

Die ängstliche Depression stellt einen Subtypus der Depression dar, der noch nicht ausreichend erforscht ist und somit eine Herausforderung im klinischen Alltag darstellt. Laut der bisherigen Literatur sind genetische Unterschiede sowie Kindheitstraumatisierungen an der Pathophysiologie von Depressionen beteiligt und mitverantwortlich für die Ausprägung des Subtypus ängstliche Depression. In dieser Untersuchung wurde erforscht, ob es unterschiedliche Genexpressionslevel des Gens NR3C1 zwischen ängstlich-depressiven und nicht-ängstlich-depressiven Personen gibt. Zusätzlich wurde geprüft, ob Kindheitstraumatisierungen einen weiteren Einfluss auf die Genexpression der beiden Subtypen der Depression haben. Es zeigte sich, dass ängstlich-depressive Personen in Woche 1 bis 4 höhere HAM-D-Summenwerte erzielten, mit zusätzlichen Kindheitstraumatisierungen wurden die höchsten HAM-D-Werte festgestellt. Diese Gruppe hatte gehäuft Kindheitstraumata im Fragebogen angegeben, die Traumata Emotionale Misshandlung und Körperliche Vernachlässigung kamen signifikant häufiger vor. Anhand dieser durchgeführten Studie konnten zusammengefasst werden, dass sich die Genexpressionslevel von NR3C1 zwischen den beiden Subtypen als unterschiedlich erwies. Zusätzlich scheinen die beiden Kindheitstraumata Emotionale Misshandlung und Körperliche Vernachlässigung einen weiteren Einfluss auf die Genexpression von NR3C1 zu haben. Die unterschiedliche Genexpression von NR3C1 deutet auf verschiedene Funktionsweisen des GR zwischen den Subtypen hin. Dies könnte für die Verlaufsbeurteilung und Therapieansätze der Erkrankung von Bedeutung sein. Die häufiger vorkommenden Kindheitstraumatisierungen bei ängstlich-depressiven Personen können als ein pathophysiologischer Baustein für die Entstehung der ängstlichen Depression gesehen werden. Daher ist es umso wichtiger, das Überprüfen von erlebten Kindheitstraumata bei initialer Befragung in den klinischen Alltag mitaufzunehmen. Da auch der Depressionsschweregrad durch Kindheitstraumatisierungen in dieser Studie zunahm, ergeben sich daraus mögliche Konsequenzen für die therapeutische Planung. / Anxious depression is a subtype of depression that has not yet been sufficiently researched and therefore represents a challenge in everyday clinical practice. According to previous literature, genetic differences and childhood trauma are involved in the pathophysiology of depression and are partly responsible for the development of the anxious depression subtype. This study investigated whether there are different gene expression levels of the NR3C1 gene between anxious-depressive and non-anxious-depressive individuals. In addition, it was examined whether childhood traumatization has a further influence on the gene expression of the two subtypes of depression. It was found that anxious-depressive individuals achieved higher HAM-D sum values in weeks 1 to 4, and the highest HAM-D values were found with additional childhood traumatization. This group had reported more childhood traumas in the questionnaire, and the traumas emotional abuse and physical neglect were significantly more frequent. On the basis of this study, it could be summarized that the gene expression levels of NR3C1 proved to be different between the two subtypes. In addition, the two childhood traumas of emotional abuse and physical neglect appear to have a further influence on the gene expression of NR3C1. The different gene expression of NR3C1 indicates different functioning of the GR between the subtypes. This could be important for the assessment of the course of the disease and therapeutic approaches. The more frequent childhood traumatization in anxious-depressive individuals can be seen as a pathophysiological building block for the development of anxious depression. It is therefore all the more important to include a review of experienced childhood trauma in the initial interview in everyday clinical practice. As the severity of depression also increased as a result of childhood trauma in this study, this has possible consequences for therapeutic planning.

Das Schädel-Hirn-Trauma (SHT) ist ein großes medizinisches Problem. Das Hirnödem mit konsekutiv erhöhten intrakraniellen Drücken ist eine häufige und schwerwiegende Komplikation des schweren SHT. Es ist der signifikanteste Prädiktor für ein schlechtes Outcome. Obwohl Glukokortikoide (GK) die Ausbildung eines Hirnödems bei neuroinflammatorischen Erkrankungen und manchen Hirntumoren reduzieren können, ist diese Substanzklasse im SHT ineffektiv oder sogar schädlich. Nach controlled cortical impact (CCI) in Mäusen, einem etablierten SHT-Modell in-vivo, zeigte sich ein Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke (BHS). Des Weiteren wurde der BHS-stabilisierende Effekt der GK nach CCI durch proteasomalen Abbau des Glukokortikoidrezeptors (GR) behindert. Eine Inhibierung des Proteasoms durch den Proteasomeninhibitor Bortezomib zusammen mit einer GK-Therapie mit Dexamethason reduzierte den Abbau des GR und sorgte für eine Restitution der BHS-Integrität. Unglücklicherweise ließen sich diese Ergebnisse in-vitro nicht auf in Sauerstoff-/Glukosemangel-Modell in der humanen Hirnendothelzelllinie hCMEC/D3 übertragen. Daher konnte für die Kombinationstherapie aus dem Proteasomeninhibitor Bortezomib und Dexamethason kein positiver Effekt gezeigt werden. / Traumatic brain injury (TBI) is a major health care burden. Brain edema formation with consecutive intracranial hypertension is a frequent and serious consequence of severe TBI and remains the most significant predictor of poor outcome. Although glucocorticoids (GCs) diminish edema formation in neuroinflammatory diseases and in certain brain tumors, this substance class is ineffective or even harmful in TBI. After controlled cortical impact (CCI) in mice, which is an established in vivo model of TBI, disintegration of the blood-brain barrier (BBB) could be observed. Furthermore, the stabilizing effect of GCs on the BBB was hampered after CCI by proteasomal glucocorticoid receptor (GR) degradation. Combined application of the proteasome inhibitor Bortezomib plus dexamethasone attenuated GR degradation and restored BBB integrity. Unfortunately, these findings could not be translated into an in vitro oxygen/glucose deprivation (OGD) model in the human cerebral microvascular endothelial cell line hCMEC/D3. Thus, no beneficial effect of a combined treatment strategy could be observed.