Eine Chemotherapie-induzierte Infertilität bedingt bei vielen betroffenen Patientinnen eine verminderte Lebensqualität sowie eine erhebliche psychische Belastung. Daher ist die Forschung an verschiedenen Maßnahmen der Fertilitätsprotektion von Patientinnen im reproduktionsfähigen Alter, die eine zytotoxische Therapie benötigen, von großer Bedeutung. Bislang gibt es keine ideale Methode der Ovarprotektion während einer gonadotoxischen Therapie. Nicht-medikamentöse Maßnahmen zum Fertilitätserhalt haben den Nachteil der Invasivität und des hierzu häufig notwendigen Zeitfensters von mindestens zwei Wochen. Außerdem bleiben die Kryokonservierung von Ovargewebe, die In-vitro-Maturation und die Kryokonservierung von unreifen Oozyten bislang aufgrund der geringen Erfahrung nur experimentell. Bezüglich der Wirksamkeit einer medikamentösen Fertilitätsprotektion mittels GnRH-Agonisten bleibt die Evidenz kontrovers. Anhand der hier vorgestellten prospektiven Kohortenstudie mit 116 prämenopausalen Chemotherapie-Patientinnen im Alter von 13‑40 Jahren sollte die Wirksamkeit einer Fertilitätsprotektion mittels GnRH-a überprüft werden. Bei der Beurteilung der ovariellen Reserve lag der Fokus auf der Bestimmung des Anti-Müller-Hormons, welches nach aktueller Evidenz die ovarielle Reserve am genausten wiederspiegelt, jedoch bisher nur in wenigen Studien zu dieser Thematik untersucht wurde. In unserem Patientenkollektiv waren die erhobenen Fertilitätsparameter (Zyklus und serologische Marker: AMH, FSH, E2) nach der Chemotherapie im Vergleich zu vorher größtenteils signifikant verändert, entsprechend einer verminderten ovariellen Reserve. Die Anti-Müller-Hormon-Serumspiegel waren im Gesamtkollektiv nach der Chemotherapie signifikant gesunken (p < 0,001) und die FSH-Serumspiegel waren signifikant angestiegen (p = 0,023). Ferner hatten nach der Chemotherapie nur noch 61,3 % der Patientinnen einen regelmäßigen Zyklus, im Gegensatz zu 100 % vor der Chemotherapie. Aus diesen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass in unserem Patientenkollektiv trotz der GnRH-a-Therapie die Entwicklung einer Chemotherapie-induzierten ovariellen Insuffizienz nicht verhindert werden konnte. Besondere Berücksichtigung bei der Auswertung der Ergebnisse fanden der Einfluss des Alters und des Body-Mass-Index sowie die Verwendung einer hormonellen Konzeption auf die Fertilitätsparameter. Aufgrund der hohen Zahl an Drop-outs (n = 81) sind die Ergebnisse dieser Studie jedoch nur eingeschränkt generalisierbar. Auch wäre der Vergleich mit einer Kontrollgruppe von größerer Aussagekraft gewesen. Eine mögliche Erklärung für die weiterhin kontroverse Datenlage bezüglich der Wirksamkeit von GnRH-Agonisten in der Fertilitätsprotektion ist die schlechte Vergleichbarkeit der bisher durchgeführten Studien. Dies liegt unter anderem an den heterogenen Patientengruppen (Erkrankungsart, Therapieart und -dosis, Altersunterschied), den unterschiedlichen Definitionen ovarieller Insuffizienz, den teilweise sehr kurzen Follow-up-Zeiträumen sowie daran, dass der Großteil der Studien bislang nicht Placebo-kontrolliert durchgeführt wurde. Insgesamt besteht daher der Bedarf an weiteren randomisiert-kontrollierten Studien mit großen Patientenkollektiven und genauen Methoden der Beurteilung der ovariellen Reserve, idealerweise mittels AMH-Wert-Bestimmung kombiniert mit der sonographischen Ermittlung der Anzahl antraler Follikel (AFC). In der klinischen Praxis wird die Anwendung von GnRH-Agonisten in der Fertilitätsprotektion aufgrund der unklaren Datenlage nur in Kombination mit anderen Maßnahmen empfohlen. / Due to improving overall survival in cancer patients long-term side effects of chemotherapy are becoming more important. Gonadotoxicity is a severe side-effect of many cytotoxic therapies. We designed a prospective cohort study to test whether GnRH-a have a protective effect on fertility in women during chemotherapy. To evaluate fertility we used anti-mullerian-hormone (AMH) levels. Furthermore we investigated on possible factors influencing hormone levels (BMI, hormonal contraceptives). In our cohort study (n=116) there was no protective effect of GnRH-a on fertility in women undergoing cytotoxic therapy. There was also no effect of contraceptives or BMI on AMH-levels. However, we had a very large drop out rate (68,8%) To evaluate the protective effect of GnRH on the ovaries and possible influencing factors on AMH, more large RCT’s with long-term follow up are needed.

Proefschrift Rijksuniversiteit Groningen. / Met lit.opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Der Einsatz von Ketamin erfolgt in der Humananästhesie, vor allem aufgrund seiner vielfältigen Nebenwirkungen, nur noch nach strenger Indikation. In der Veterinärmedizin ist Ketamin tierartenübergreifend für die Injektionsnarkose weit verbreitet. Um den bekannten Nebenwirkungen vorzubeugen, wird Ketamin mit verschiedenen anderen Anästhetika kombiniert und stellt so ein sicheres Narkoseverfahren bei Tieren dar. Eine besondere Herausforderung ist die Anästhesie bei ophthalmologischen Patienten unter Berücksich-tigung der Kontrolle des Intraokularen Drucks (IOP). In diesem Zusammenhang gibt es in der Literatur widersprüchliche Angaben zur Auswirkung von Ketamin auf den IOP beim Menschen und verschiedenen Tierarten. Auch für die Auswirkungen von Propofol und der endotrachealen Intubation auf den IOP existieren widersprüchliche Aussagen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob gängige Ketamin-Kombinationsnarkosen bei der augengesunden Katze einen Einfluss auf den IOP haben. Angeregt durch Berichte in der Literatur wurde zudem untersucht, ob die Applikation von Propofol sowie die endotracheale Intubation den IOP bei der Katze beeinflussen. Methodik: Untersucht wurden 48 adulte, augengesunde Katzen, die dem chirurgischen Patientengut der Klinik für Kleintiere der Universität Leipzig entstammten. Es handelt sich um eine prospektive, randomisierte Blindstudie. Die Patienten wurden vier Untersuchungsgruppen zugeordnet. Zur intramuskulären Narkoseeinleitung erhielten Tiere der KX-Gruppe Ketamin (10 mg/kg) und Xylazin (1 mg/kg), der KXAtr-Gruppe Ketamin (10 mg/kg), Xylazin (1 mg/kg) und Atropin (0,025 mg/kg), der KA-Gruppe Ketamin (20 mg/kg) und Acepromazin (0,5 mg/kg) und der KM-Gruppe Ketamin (10 mg/kg) und Medetomidin (50 g/kg). Bei allen Patienten wurde mittels Tono-Pen® XL zu verschiedenen Zeitpunkten der IOP bestimmt: vor Narkoseeinleitung (Ausgangswert), nach Narkoseeinleitung nach 5, Zusammenfassung 86 10, 15 und 20 Minuten und direkt nach der Intubation sowie final nach Beendigung der Narkose während der Aufwachphase. Einige Tiere erhielten zur Vertiefung der Narkose vor der Intubation Propofol. Im Anschluss erfolgte eine ophthalmologische Untersuchung der Patienten, um eine Augenerkrankung auszuschließen. Ergebnisse: Der mittlere Ausgangs-IOP aller Tiere beträgt 15,8 mmHg. Mit p = 0,756 besteht kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen. Getrennt nach linken (OS) und rechten (OD) Augen ist der mittlere IOP 15,7 und 15,8 mmHg. Dieser Unterschied ist nicht signifikant (p = 0,442). Daher wird für die Auswertung der Mittelwert aller 6 Datenpunkte pro Tier und Messzeitpunkt zugrunde gelegt. Im Vergleich zum Ausgangswert zeigt die KX-Gruppe keine signifikanten IOP-Änderungen. Die KXAtr-Gruppe und die KM-Gruppe weisen zur Final-Messung einen signifikanten IOP-Abfall um 16 % (p = 0,012) bzw. 17 % (p = 0,021) im Vergleich zum Ausgangswert auf. Die KA-Gruppe zeigt zur 15-Minuten-Messung den stärksten IOP-Abfall mit 21 % Prozent (p = 0,001) gegenüber dem Ausgangswert. Ab der 10-Minuten-Messung bis zur post-Intubations-Messung ist der IOP-Abfall der KA-Gruppe signifikant. Für die Gesamtstichprobe hat die Intubation keinen signifikanten Einfluss auf den IOP (p = 0,063). Die Gabe von Propofol zur Vertiefung der Narkose bei einzelnen Tieren hat ebenfalls keinen signifikanten Einfluss auf den IOP (p = 0,42). Schlussfolgerung: Die verwendeten Ketamin-basierten Narkoseprotokolle bewirken bei der augengesunden Katze keinen signifikanten IOP-Anstieg. Die Gruppen KX, KXAtr und KM gewährleisten für den Zeitraum von 20 Minuten nach Narkoseeinleitung einen relativ stabilen IOP. Trotz des signifikanten IOP-Abfalls in der KA-Gruppe sind sämtliche IOP-Schwankungen aller Gruppen klinisch nicht relevant. Die gemessenen IOP-Werte bewegen sich alle im physiologischen Bereich. Zudem geben die Ergebnisse keinen Hinweis auf eine IOP-Steigerung infolge Propofolgabe und Intubation bei der Katze. / Ketamine is used in human medicine based on strict indications, mainly due to its numerous side effects. In veterinary medicine however Ketamine is commonly used to induce anesthesia intramuscularly throughout all species. To minimize the well known side effects Ketamine is used in combination with several other anesthetics and thus represents a safe anesthetic procedure in animals. Ophthalmological patients are a particular challenge for anesthetists with regard to maintaining the intraocular pressure (IOP). Conflicting data can be found in the literature about the effects of Ketamine on IOP in humans and various animal species. The literature also contains various statements about the effects of Propofol and endotracheal intubation on IOP. In this clinical trial we investigated the effects of commonly used Ketamine-based anesthetic protocols on IOP in cats. Motivated by conflicting statements in the literature the analysis of the effects of Propofol and endotracheal intubation on IOP was included in the study. Methods: This is a prospective, randomized, blinded study. 48 adult cats without ophthalmological abnormalities, recruited from the pool of admitted surgical patients of the Department of Small Animal Medicine of the University of Leipzig were included in the study. The patients were assigned to one of the following four groups and anesthesia was induced intramuscularly. Cats in the KX-group were induced with Ketamine (10 mg/kg) and Xylazine (1 mg/kg). Cats in the KXAtr-group were induced with Ketamine (10 mg/kg), Xylazine (1 mg/kg) and Atropine (0,025 mg/kg). Cats in the KA-group were induced with Ketamine (20 mg/kg) and Acepromazine (0,5 mg/kg). Cats in the KM-group were induced with Ketamine (10 mg/kg) and Medetomidine (50 g/kg). In all patients the IOP was measured three times per eye using the Tono-Pen® XL at particular times: baseline IOP before induction of anesthesia, at 5, 10, 15 and 20 minutes after induction of anesthesia, after intubation and final IOP after completion of surgery. Some cats received a single bolus of Propofol to be able to tolerate endotracheal intubation. After the final IOP-measurement all Zusammenfassung 88 cats were subjected to an ophthalmological examination, including slitlamp biomicroscopy and gonioscopy, in order to exclude patients with ophthalmological pathologies. Results: The mean baseline IOP for all animals is 15,8 mmHg (SD 4,0). There is no significant difference between the four groups (p = 0,756). The mean IOP for the right (OD) and left eyes (OS) of all patients was 15,8 mmHg and 15,7 mmHg, respectively. There is no significant difference between right (OD) and left eyes (OS) (p = 0,442). Therefore all further analyses are based on the mean of all six data points per animal and measuring time. The KX-group shows no significant IOP-change relative to baseline-IOP. The KXAtr and KM-group show a significant decrease in IOP of 16 % and 17 %, respectively, at the final measurement compared with baseline-IOP. The KA-group shows a significant decrease in IOP starting at 10 minutes after induction of anesthesia until the post-intubation measurement. The maximum decrease in IOP in this group is 21 % relative to baseline-IOP 15 minutes after induction of anesthesia. For the total data no significant influence of endotracheal intubation on IOP could be detected (p = 0,063). The application of Propofol in a total of 14 cats has no significant effect on IOP (p = 0,42). Conclusion: The Ketamine-based anesthetic protocols used in this study do not cause a significant increase in IOP in cats without ophthalmological abnormalities. The KX, KXAtr and KM-group ensure a relatively stable IOP for the time period of 20 minutes after induction of anesthesia. Despite the significant IOP-decrease in the KA-group none of the IOP-changes in all groups examined are of clinical relevance. All of the collected IOP-values are within the physiological range for cats. There is no evidence for an increase in IOP caused by endotracheal intubation or the application of Propofol.

Homotrimeric P2X3 and heteromeric P2X2/3 receptors are present in sensory ganglia and participate in pain perception. In order to develop pharmacological antagonists for these receptors, it is important to clarify which amino acid (AA) residues constitute the agonist binding pouch as well as to learn the stoichiometry of the receptor subunits forming a heteromeric receptor. We expressed the homomeric human (h)P2X3 receptor or its mutants in HEK293 cells and measured the ATP-induced responses by the whole-cell patch-clamp method. For the binding-site mutants, all conserved and some non-conserved AAs in the four nucleotide binding segments (NBSs) of the P2X3 subunit were sequentially replaced by alanine. Especially the positively charged AAs Lys and Arg appeared to be of critical importance for the agonist effects. We concluded that groups of AAs organized in NBSs rather than individual amino acids appear to be responsible for agonist binding at the P2X3 receptor. These NBSs are located at the interface of the three subunits forming a functional receptor. We were also interested to find out, whether two heteromeric receptors (P2X2/3 and P2X2/6), where P2X2 combines with two different partners, have an obligatory subunit stoichiometry of 1:2 or whether the subunit stoichiometry may be variable. For this purpose we used non-functional P2X2, P2X3 and P2X6 subunit-mutants to investigate the composition of heteromeric P2X2/3 and P2X2/6 receptors. The subunit stoichiometry of P2X2/3 and P2X2/6 was found to be 1:2 and 2:1, respectively. Thus, recognitions sites between P2X2 and its partners rather than random association may govern the subunit compositions of the receptor trimers.

Einleitung: Die Pathogenese chronisch entzündlicher Atemwegserkrankungen ist mit zunehmender Schädigung und fibrotischen Umbauvorgängen und daraus resultierenden Einschränkungen physiologischer Funktionen verbunden. Bei der Recurrent Airway Obstruction (RAO) des Pferdes sind solche strukturellen Veränderungen häufig assoziiert mit Verdickung der Atemwegswand, subepithelialer Fibrose und Obstruktion der Atemwege. Bei RAO besteht die Standardtherapie darin, die Bronchokonstriktion mit β2-Agonisten und die Entzündung mit Glucocorticoiden aufzuhalten. In den letzten Jahrzehnten konnte jedoch gezeigt werden, dass nicht alle Patienten mit der empfohlenen Therapie ausreichend behandelt werden können und neue Ansatzpunkte der Therapie gefunden werden müssen. Daher konzentrieren sich neuere Forschungsarbeiten auf strukturelle Alterationen in den Atemwegen, das sogenannte Airway-Remodelling. Zielsetzung: In der vorliegenden Arbeit sollen zunächst primäre equine Bronchialfibroblasten (EBF) isoliert, charakterisiert und kultiviert werden. Im nächsten Schritt sollen in diesen Zellen die β2-Rezeptorexpression und –eigenschaften charakterisiert werden. Anschließend soll die Eignung dieser Zellen als Zellmodell zur Untersuchung der zellulären Proliferation und Transformation sowie der Regulation der de-novo-Synthese von extrazellulärer Matrix und deren Beeinflussung durch β2-Agonisten und Glucocorticoide allein oder in Kombination sowie TGF-β überprüft werden. Material und Methoden: Mittels enzymatischer Verdauung mit 0,25 % Trypsin werden die EBF aus den Bronchien von 10 gesunden Schlachtpferden isoliert und in DMEM kultiviert. Diese Zellen werden morphologisch, immunzytochemisch und funktionell in deren Eigenschaften in An- oder Abwesenheit von fetalem bovinem Serum (FBS) oder Pferdeserum (HS) charakterisiert. Die Dichte und Subtypverteilung von β-Adrenozeptoren wird mittels Radioligandbindungsstudien mit [125I]-(-)-Iodocyanopindolol in Gegenwart von Rezeptorsubtyp-selektiven β-Antagonisten (β2: ICI 118,551 und β1: CGP 20712A) in EBF untersucht. Der Einfluss von β2-Agonisten auf die Proliferation und Differenzierung der EBF sowie die Kollagensynthese wird mittels [3H]-Thymidineinbauassay, Bestimmung von Gesamtprotein und α-Smooth Muscle Aktin (α-SMA) mit Lowrymethode und Western Blot-Analyse bzw. [3H]-Prolininkorporationsassay ermittelt. Die statistische Signifikanz wird über einen t-Test für verbundene Stichproben oder eine One-Way-ANOVA mit nachfolgendem Dunnett’s Test ermittelt und das Signifikanzniveau wird P ≤ 0,05 festgelegt. Ergebnisse: EBF können im DMEM-Medium nur in Gegenwart von Serum langfristig wachsen und kultiviert werden. In serum-freiem Medium und unter vorübergehendem Serumentzug können EBF nicht anhaften bzw. lösen sie sich ab. Die Effekte von FBS und HS auf EBF sind allerdings unterschiedlich. FBS fördert die Zellproliferation und -verdopplungsrate sowie die Zellpassage bis zur Passage 20 signifikant besser als HS (max. 9 Passagen). Unter FBS entwickeln EBF eine für Fibroblasten charakteristische spindelförmige Morphologie aber eine schwache α-SMA-Expression, während unter HS die Zellen eine atypische, polygonale Morphologie zeigen, jedoch mit signifikant hohem α-SMA und Proteingehalt. Radioligandenbindungsstudien zeigen, dass EBF lediglich den β2-Adrenozeptorsubtyp mit einer maximalen Rezeptorendichte (Bmax) von 5037 ± 494 Bindungsstellen/Zelle exprimieren. Die Behandlung der EBF mit β-Agonisten (Clenbuterol, Salbutamol, Isoproterenol) führt konzentrationsabhängig zur Abnahme dieser Anzahl der Rezeptoren mit unterschiedlicher Wirkungsstärke (Clenbuterol > Salbutamol > Isoproterenol), wobei Dexamethason diese nicht verändert. Diese Agonisten sowie auch Dexamethason hemmen die Proliferation der EBF, und dies kann in Gegenwart von ICI 118,551 aber nicht von CGP 20712A gehemmt werden, was auf den Einfluss des β2-Adrenozeptors hinweist. β2-Agonisten und Dexamethason gemeinsam resultieren in einer verstärkten Hemmung der EBF-Proliferation. Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) stimuliert die Transformation von EBF zu Myofibroblasten mit einer erhöhten Expression von α-SMA in EBF, welches eher durch Dexamethason als durch Clenbuterol gehemmt wird. Die Kollagensynthese wird nur durch Dexamethason signifikant gehemmt. Schlussfolgerung: Das erstmalig etablierte EBF-Kulturmodell dient der Erforschung von Signalwegen und neuen Arzneimitteltargets im Zusammenhang mit der Pathogenese der equinen RAO insbesondere dem Atemwegs-Remodelling. So kann gezeigt werden, dass die Verwendung von β2-Agonisten allein oder in Kombination mit Glucocorticoiden eine Hemmung der Proliferation und Transformation von EBF in vitro bewirkt. Dies deutet auf einen zusätzlichen therapeutischen Nutzen von Clenbuterol und Glucocorticoiden hin und impliziert die Notwendigkeit eines frühzeitigen Einsatzes dieser Pharmaka bei der RAO des Pferdes.

Die Metastasierung in den Knochen ist beim fortgeschrittenen Mammakarzinom ein häufiges Problem. Insbesondere die Mammakarzinome, welche keinen Östrogenrezeptor α (ERα), keinen Östrogenrezeptor ß (ERß) und keine Überexpression des human epidermal growth factor receptor 2 (Her2/neu) aufweisen, die so genannten triple-negativen Mammakarzinome (TNBCs), werden als sehr aggressiv angesehen und haben eine schlechte Prognose. Kürzlich konnten wir zeigen, dass die Invasion von Mammakarzinomzellen in Kokultur mit der Osteoblastenähnlichen Zelllinie MG63 stark anstieg. Unter Verwendung dieses Modells haben wir nun untersucht, inwieweit der ERß eine Rolle bei der Zellinvasion von TNBC-Zellen in vitro spielt. Die ERα-und ERß-Proteinexpression wurde mithilfe des Western Blot-Verfahrens untersucht. Die Zellinvasion wurde mithilfe der Migrationsrate von TNBC-Zellen durch eine künstliche Basalmembran in einer modifizierten Boyden-Kammer während Kokultur mit der Osteoblastenähnlichen Zelllinie MG63 quantifiziert. Die Migration wurde mithilfe eines Scratch-Assays untersucht. Die Wirkung der ERß-Agonisten auf die CXC motif chemokine receptor 4 (CXCR4)-Proteinexpression während der Kokultur mit der Osteoblastenähnlichen Zelllinie MG63 wurde mithilfe des Western Blot-Verfahrens analysiert. Die Proliferation ist mit dem almarBlue®assay untersucht worden. Die TNBC-Zellen HCC1806 und HCC1937 zeigten keine ERα-Proteinexpression, jedoch eine hohe ERß-Proteinexpression. Die Zellinvasion der TNBC-Zelllinien HCC1806 und HCC 1937 zeigte in Kokultur mit Osteoblastenähnlichen Zelllinie MG63 einen signifikanten Anstieg. Die Behandlung mit den selektiven ERß-Agonisten Liquiritigenin und ERB-41 reduzierte die Invasion der TNBC-Zellen durch eine künstliche Basalmembran als Antwort auf eine zelluläre Stimulation. Während der Kokultur stieg die CXCR4-Proteinexpression der TNBC- Zelllinien HCC1806 und HCC1937 signifikant an. Die Behandlung mit Liquiritigenin resultierte in einem signifikanten Abfall der CXCR4-Proteinexpression. Beide ERß-Agonisten zeigten keinen Effekt auf die Proliferation der TNBC-Zelllinien. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass der ERß eine wesentliche Rolle bei der Invasion von TNBC-Zellen spielt. Die knochengerichtete Invasion kann durch ERß-Agonisten inhibiert werden.

Hintergrund: Die Gustafsson sche Yin-Yang-Theorie sagt dem stimulierten Östrogenrezeptors β hemmende oder modulierende Funktionen nach. Diese Studie untersuchte die Wirkungen der Kombination aus dem selektiven Östrogenrezeptoragonisten α (16α-LE2) und β (8β-VE2) sowie der Kombination aus Östradiol und dem ERβ-Agonist an 3 Monate alten ovarektomierten Sprague-Dawley-Ratten. Die subkutane Verabreichung erfolgte für insgesamt vier Wochen in kontinuierlich simultaner und zeitversetzt zweiwöchiger, simultaner Kombination. Eine Östradiolgruppe diente als Positivkontrolle. Als physiologischer Vergleichsparameter galt eine intakte sham-ovx Gruppe. Anhand von histologischen Schnitten und Hämatoxylin-Eosin-Färbung wurden der Uterus und die Vagina auf proliferative Effekte und histomorphologisch untersucht. Zusätzlich wurden das Uterusgewicht, die Futteraufnahme, das Körpergewicht und mittels RIA der Hormonhaushalt (Östradiol, LH, TSH, fT3 und fT4) beurteilt. Die kontinuierlich verabreichten Kombinationen aus E2 bzw. dem ERα-Agonisten und dem ERβ-Agonisten präsentierten in keinem der genannten Organ- bzw. Hormonsysteme nennenswerte Unterschiede zur Wirkung von Östradiol. Die kontinuierliche Verabreichung zeigte keine bedeutenden Unterschiede zur zeitversetzten Kombination. Verglichen mit der sham-ovx Referenzgruppe präsentierten sich die Futteraufnahme, das Körpergewicht und das Hormonsystem (außer Östradiol) im physiologischen Bereich. Der Serumöstradiolwert, die uterine Schichtdicke des Myometriums und Epithels sowie die vaginale Epitheldicke wiesen supraphysiologische Werte auf. Die gewonnenen Resultate widersprechen somit der Gustafsson schen Yin-Yang-Theorie , nach welcher es durch die Stimulation des Östrogenrezeptors β zu einer hemmenden oder modulierenden Antwort der östrogenen Wirkung von Östradiol und dem selektiven ERα-Agonisten kommen sollte.

The prevalence of obesity is dramatically increasing and thus constitutes a major risk factor for developing chronic diseases such as type 2 diabetes, dyslipidemia, cardiovascular diseases, and certain forms of cancer. High-caloric nutrition and a lack of physical activity are the main contributing factors for this global epidemic. Estrogen receptors (ERs) are recognized to be involved in many processes related to the control of energy homeostasis. In my studies, I investigated the impact of estrogens (17beta-estradiol (E2)) on energy homeostasis. Special emphasis was given to the effects of two synthetic ER subtype-selective agonists, 16alpha-LE2 (Alpha) and 8beta-VE2 (Beta), to determine to what extend the two distinct ER subtypes are involved in the underlying molecular mechanisms. Because of its estrogenic activity and also its widespread use as a nutritional supplement the influence of the isoflavone genistein (Gen) was examined. For this purpose two different female rat models were used: Wistar rats with nutrition-induced obesity and leptin resistant Zucker diabetic fatty (ZDF) rats. In both experiments, the animals were ovariectomized (OVX) and treated with vehicle (untreated controls) or the estrogenic compounds. The most important finding was that treatment of OVX animals with Beta enlarges soleus muscle fiber sizes in both animal models compared to untreated OVX animals. This anabolic effect may in turn improve the muscle/fat ratio of the body that enhances muscular uptake and utilization of fuels. By contrast, in the gastrocnemius muscle of OVX ZDF rats substitution with Alpha increased expression and distribution of the insulin-dependent glucose transporter 4 (GLUT4). Consequently, systemic insulin sensitivity in both animal models was improved by treatment with estrogenic compounds compared to untreated OVX animals. The strongest effect was observed in E2-treated rats that indicate an additive effect through activation of both pathways. In all OVX rats, treatment with either ER subtype-selective agonist showed an anti-lipogenic effect in adipose tissue, liver, and skeletal muscle of nutrition-induced obese Wistar rats in comparison to OVX animals without treatment. Decreased visceral fat mass, adipocyte sizes, serum leptin levels, triglyceride accumulation in liver and muscle as well as mRNA expression of genes that are involved in lipo-/adipogenesis reflected this. Therefore, the lower visceral fat mass as well as decreased accumulation of triglycerides in non-adipose tissues such as liver and skeletal muscle most likely contributes to the improved insulin sensitivity in such treated animals. Gen exerted effects similar to those of the ER beta-selective agonist (except on adipose tissue in Wistar rats). Especially, the similar ability to induce anabolic activity in the soleus muscle might be highly relevant. Gen-treated animals might have a more effective utilization of fuels compared to untreated OVX animals because they showed a lower TG content in muscle and liver as well as improved glucose metabolism. In conclusion, because of my studies and the fact that ER beta signaling is not involved in proliferation of uterus and mammary gland, an effective way to treat obesity and co-morbidities in postmenopausal women might be substances that only activate ER beta. A combination with physical activity may support the therapy of obesity and co-morbidities. The isoflavone Gen is able to activate both ER-subtypes. This compound is already placed on the market for treatment of postmenopausal complaints, although adverse effects of Gen cannot be excluded so far (e.g., increased risk of breast cancer). However, Gen might be a natural alternative – not only to the conventional hormone replacement therapy, but also as a strategy for treatment of obesity and co-morbidities – that deserves further research with respect to these new data. / Die dramatisch zunehmende Prävalenz der Adipositas und das damit verbundene Risiko für Folgeerkrankungen wie Diabetes mellitus, Hypertonie, Dyslipidämie und koronare Herzkrankheiten stellt eine große Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Als Hauptursache wird ein chronisches Missverhältnis der Energiehomöostase aufgrund permanenter Überernährung und Bewegungsmangel postuliert. Estrogene beeinflussen den Glukose- und Lipidstoffwechsel und sind somit in die Regulation des Energiehaushaltes involviert. Estrogene vermitteln ihre Effekte über zwei Estrogenrezeptor (ER)-Subtypen, den ER alpha und den ER beta. Ziel der vorliegenden Arbeit war es mittels tierexperimentellen Studien den Einfluss von Estrogenen, speziell 17beta-Estradiol, auf den Energiehaushalt zu untersuchen. Um einen tieferen Einblick in die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu erhalten, wurden zwei Subtyp-selektive ER-Agonisten, 16alpha-LE2 (Alpha) and 8beta-VE2 (Beta), synthetischer Herkunft eingesetzt. Aufgrund der estrogenen Aktivität und der Verfügbarkeit als Nahrungsergänzungsmittel wurde des Weiteren der Einfluss des Isoflavons Genistein untersucht. Für die Studien wurden zwei Tiermodelle genutzt: zum einen weibliche Wistar-Ratten mit ernährungsinduzierter Adipositas und zum anderen weibliche leptinresistente „Zucker diabetic fatty“ (ZDF)-Ratten. Die Tiere wurden ovarektomiert (OVX) und entweder mit einem Vehikel (unbehandelte Kontrolltiere) oder mit der entsprechenden estrogenen Substanz behandelt. Die interessanteste Erkenntnis war, dass im Vergleich zu unbehandelten OVX-Tieren beider Tiermodelle die Behandlung mit Beta zur Vergrößerung der Faserquerschnitte im Soleusmuskel führte. Dieser anabole Effekt könnte die muskuläre Aufnahme und Verwertung von Brennstoffmolekülen verbessern und sich insgesamt positiv auf die Körperzusammensetzung auswirken. Den stärksten Effekt hinsichtlich einer erhöhten Expression und Translokation des insulinabhängigen Glukosetransporters 4 (GLUT4) in die Zellmembran des Gastrocnemiusmuskels zeigte sich dagegen durch die Behandlung von OVX ZDF-Ratten mit Alpha. Im Endergebnis zeigten die Tiere beider Modelle durch die Behandlung mit estrogenen Substanzen eine verbesserte systemische Insulinsensitivität im Vergleich zu unbehandelten Kontrolltieren. E2-behandelte Tiere tolerierten die Glukose am besten und lassen einen additiven Effekt aufgrund der Aktivierung beider Signalwege vermuten. Im Vergleich zu unbehandelten OVX Wistar-Ratten führte die Behandlung mit E2 oder mit jeweils einem der beiden ER-Subtyp-selektiven Agonisten zu einer geringeren viszeralen Fettmasse, kleineren Fettzellen, niedrigeren Leptinspiegeln im Serum und geringeren Triglyzeridwerten in Leber und Muskel. Auf der Ebene der Genexpression waren zudem geringere mRNA-Spiegel von lipo- und adipogenen Genen messbar. Somit scheinen beide ER-Subtypen in die antilipogene Wirkung von E2 involviert zu sein. Sowohl die reduzierte viszerale Fettmasse als auch die geringere Anreicherung von Triglyzeriden in Leber und Muskel tragen sehr wahrscheinlich ebenfalls zur verbesserten Insulinsensitivität bei. Die Behandlung von OVX Tieren mit Gen führte zu ähnlichen Ergebnissen wie die Behandlung mit Beta. Eine alleinige Ausnahme stellte das Fettgewebe dar, da hier eine Gen-Behandlung keine antilipogenen/-adipogenen Effekte zeigte. Speziell die Fähigkeit von Gen ebenfalls anabol zu wirken, könnte die molekulare Grundlage sein, weshalb Gen-behandelte Tiere im Vergleich zu unbehandelten Tiere eine verbesserte Toleranz gegenüber Glukose und eine geringere Anreicherung von Triglyzeriden in Muskel und Leber zeigten. Der ER beta ist nicht in die estrogenvermittelte Proliferation von Uterus und Brustdrüse involviert. Vor diesem Hintergrund lassen meine Ergebnisse vermuten, dass eine Behandlung mit ER beta-selektiven Substanzen eine effektive Möglichkeit darstellt, um Adipositas und deren Folgeerkrankungen in postmenopausalen Frauen zu behandeln, ohne deren Risiko für estrogenabhängige Krebsformen zu erhöhen. Eine Kombination mit regelmäßiger körperlicher Aktivität könnte die Erfolge bei der Behandlung von Adipositas und deren Folgeerkrankungen noch maximieren bzw. eine geringere Dosierung der verwendeten Substanz bei gleichbleibendem Behandlungserfolg ermöglichen. Das Isoflavon Gen mit seiner Fähigkeit beide ERs zu aktivieren ist eine bereits auf dem Markt befindliche Substanz und wird zur Behandlung von postmenopausalen Beschwerden eingesetzt, obwohl mögliche negative Effekte (z.B. ein erhöhtes Brustkrebsrisiko) noch nicht abschließend geklärt sind. Falls diese Risiken von Gen ausgeräumt werden können, könnte diese Substanz eventuell eine kostengünstige Alternative darstellen, um sowohl postmenopausale Beschwerden als auch Adipositas und deren Folgekrankheiten zu behandeln.

Einleitung: Die Pathogenese chronisch entzündlicher Atemwegserkrankungen ist mit zunehmender Schädigung und fibrotischen Umbauvorgängen und daraus resultierenden Einschränkungen physiologischer Funktionen verbunden. Bei der Recurrent Airway Obstruction (RAO) des Pferdes sind solche strukturellen Veränderungen häufig assoziiert mit Verdickung der Atemwegswand, subepithelialer Fibrose und Obstruktion der Atemwege. Bei RAO besteht die Standardtherapie darin, die Bronchokonstriktion mit β2-Agonisten und die Entzündung mit Glucocorticoiden aufzuhalten. In den letzten Jahrzehnten konnte jedoch gezeigt werden, dass nicht alle Patienten mit der empfohlenen Therapie ausreichend behandelt werden können und neue Ansatzpunkte der Therapie gefunden werden müssen. Daher konzentrieren sich neuere Forschungsarbeiten auf strukturelle Alterationen in den Atemwegen, das sogenannte Airway-Remodelling. Zielsetzung: In der vorliegenden Arbeit sollen zunächst primäre equine Bronchialfibroblasten (EBF) isoliert, charakterisiert und kultiviert werden. Im nächsten Schritt sollen in diesen Zellen die β2-Rezeptorexpression und –eigenschaften charakterisiert werden. Anschließend soll die Eignung dieser Zellen als Zellmodell zur Untersuchung der zellulären Proliferation und Transformation sowie der Regulation der de-novo-Synthese von extrazellulärer Matrix und deren Beeinflussung durch β2-Agonisten und Glucocorticoide allein oder in Kombination sowie TGF-β überprüft werden. Material und Methoden: Mittels enzymatischer Verdauung mit 0,25 % Trypsin werden die EBF aus den Bronchien von 10 gesunden Schlachtpferden isoliert und in DMEM kultiviert. Diese Zellen werden morphologisch, immunzytochemisch und funktionell in deren Eigenschaften in An- oder Abwesenheit von fetalem bovinem Serum (FBS) oder Pferdeserum (HS) charakterisiert. Die Dichte und Subtypverteilung von β-Adrenozeptoren wird mittels Radioligandbindungsstudien mit [125I]-(-)-Iodocyanopindolol in Gegenwart von Rezeptorsubtyp-selektiven β-Antagonisten (β2: ICI 118,551 und β1: CGP 20712A) in EBF untersucht. Der Einfluss von β2-Agonisten auf die Proliferation und Differenzierung der EBF sowie die Kollagensynthese wird mittels [3H]-Thymidineinbauassay, Bestimmung von Gesamtprotein und α-Smooth Muscle Aktin (α-SMA) mit Lowrymethode und Western Blot-Analyse bzw. [3H]-Prolininkorporationsassay ermittelt. Die statistische Signifikanz wird über einen t-Test für verbundene Stichproben oder eine One-Way-ANOVA mit nachfolgendem Dunnett’s Test ermittelt und das Signifikanzniveau wird P ≤ 0,05 festgelegt. Ergebnisse: EBF können im DMEM-Medium nur in Gegenwart von Serum langfristig wachsen und kultiviert werden. In serum-freiem Medium und unter vorübergehendem Serumentzug können EBF nicht anhaften bzw. lösen sie sich ab. Die Effekte von FBS und HS auf EBF sind allerdings unterschiedlich. FBS fördert die Zellproliferation und -verdopplungsrate sowie die Zellpassage bis zur Passage 20 signifikant besser als HS (max. 9 Passagen). Unter FBS entwickeln EBF eine für Fibroblasten charakteristische spindelförmige Morphologie aber eine schwache α-SMA-Expression, während unter HS die Zellen eine atypische, polygonale Morphologie zeigen, jedoch mit signifikant hohem α-SMA und Proteingehalt. Radioligandenbindungsstudien zeigen, dass EBF lediglich den β2-Adrenozeptorsubtyp mit einer maximalen Rezeptorendichte (Bmax) von 5037 ± 494 Bindungsstellen/Zelle exprimieren. Die Behandlung der EBF mit β-Agonisten (Clenbuterol, Salbutamol, Isoproterenol) führt konzentrationsabhängig zur Abnahme dieser Anzahl der Rezeptoren mit unterschiedlicher Wirkungsstärke (Clenbuterol > Salbutamol > Isoproterenol), wobei Dexamethason diese nicht verändert. Diese Agonisten sowie auch Dexamethason hemmen die Proliferation der EBF, und dies kann in Gegenwart von ICI 118,551 aber nicht von CGP 20712A gehemmt werden, was auf den Einfluss des β2-Adrenozeptors hinweist. β2-Agonisten und Dexamethason gemeinsam resultieren in einer verstärkten Hemmung der EBF-Proliferation. Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) stimuliert die Transformation von EBF zu Myofibroblasten mit einer erhöhten Expression von α-SMA in EBF, welches eher durch Dexamethason als durch Clenbuterol gehemmt wird. Die Kollagensynthese wird nur durch Dexamethason signifikant gehemmt. Schlussfolgerung: Das erstmalig etablierte EBF-Kulturmodell dient der Erforschung von Signalwegen und neuen Arzneimitteltargets im Zusammenhang mit der Pathogenese der equinen RAO insbesondere dem Atemwegs-Remodelling. So kann gezeigt werden, dass die Verwendung von β2-Agonisten allein oder in Kombination mit Glucocorticoiden eine Hemmung der Proliferation und Transformation von EBF in vitro bewirkt. Dies deutet auf einen zusätzlichen therapeutischen Nutzen von Clenbuterol und Glucocorticoiden hin und impliziert die Notwendigkeit eines frühzeitigen Einsatzes dieser Pharmaka bei der RAO des Pferdes.

Homotrimeric P2X3 and heteromeric P2X2/3 receptors are present in sensory ganglia and participate in pain perception. In order to develop pharmacological antagonists for these receptors, it is important to clarify which amino acid (AA) residues constitute the agonist binding pouch as well as to learn the stoichiometry of the receptor subunits forming a heteromeric receptor. We expressed the homomeric human (h)P2X3 receptor or its mutants in HEK293 cells and measured the ATP-induced responses by the whole-cell patch-clamp method. For the binding-site mutants, all conserved and some non-conserved AAs in the four nucleotide binding segments (NBSs) of the P2X3 subunit were sequentially replaced by alanine. Especially the positively charged AAs Lys and Arg appeared to be of critical importance for the agonist effects. We concluded that groups of AAs organized in NBSs rather than individual amino acids appear to be responsible for agonist binding at the P2X3 receptor. These NBSs are located at the interface of the three subunits forming a functional receptor. We were also interested to find out, whether two heteromeric receptors (P2X2/3 and P2X2/6), where P2X2 combines with two different partners, have an obligatory subunit stoichiometry of 1:2 or whether the subunit stoichiometry may be variable. For this purpose we used non-functional P2X2, P2X3 and P2X6 subunit-mutants to investigate the composition of heteromeric P2X2/3 and P2X2/6 receptors. The subunit stoichiometry of P2X2/3 and P2X2/6 was found to be 1:2 and 2:1, respectively. Thus, recognitions sites between P2X2 and its partners rather than random association may govern the subunit compositions of the receptor trimers.:Index of contents Introductory remarks „Wissenschaftlicher Anteil des Promovenden an der Publikation“ „Bibliographische Beschreibung“ I. Introduction Pain as a sensory quality Neuronal circuitry for pain processing and sensation in the PNS and CNS Transformation of thermal, mechanical and chemical stimuli into electrical activity by nociceptors; nociceptor-targeted therapeutic approaches Release mechanisms for nucleotides and their fate in the extracellular space Nucleotide receptor-types ATP-sensitive P2 receptors and pain-sensation References II. Scientific background and aims of my thesis ATP binding-sites of P2X3 receptors; subunit composition of P2X2/3 and P2X2/6 heteromeric receptors The aims of the present work III. Publications IV. Summary and conclusions Amino acid residues constituting the agonist binding site of the human P2X3 receptor ATP binding site mutagenesis reveals different subunit stoichiometry of functional P2X2/3 and P2X2/6 receptors „Eigenständigkeitserklärung“ Curriculum vitae Acknowledgements