Thy-1 (CD90) ist ein Oberflächenrezeptor, der bereits 1963 entdeckt wurde. Bis heute ist seine Expression auf zahlreichen Zellen nachgewiesen, in welchen Thy-1 verschiedenste intrazelluläre Signalkaskaden beeinflusst und in seiner Funktionalität folglich große Diversität zeigt. Auch auf Fibroblasten wird Thy-1 konstitutiv exprimiert. Fibroblasten kommen ubiquitär im Körper vor, sind Hauptproduzenten der extrazellulären Matrix und von essentieller Bedeutung für die Gewebshomöstase. Darüber hinaus sind sie auch Modulatoren des Immunsystems. Thy-1 kann auf die verschiedenen Funktionen der Fibroblasten Einfluss nehmen. Dabei kann sich das Ergebnis der Interaktion von Thy-1 mit den Zellfunktionen, in Abhängigkeit der Lokalisation der Fibroblasten, unterscheiden. In Lungen- und dermalen Fibroblasten hemmt Thy-1 die Proliferation und Apoptose dieser Zellen und limitiert so fibrotische Prozesse. Des Weiteren hemmt Thy-1 die Differenzierung von Lungenfibroblasten und wirkt so der Lungenfibrose entgegen. In dermalen Fibroblasten hingegen unterstützt Thy-1 die Differenzierung der Zellen und scheint dadurch eine profibrotische Wirkung in der Pathogenese der Sklerodermie zu besitzen. Darüber hinaus ist nachgewiesen, dass Thy-1 die Wirkung des proinflammatorischen Zytokins TNF-α in Lungenfibroblasten und murinen embryonalen Fibroblasten abschwächt und folglich eine antiinflammatorische Wirkung zeigt. Im Vergleich dazu zeigen Thy-1+ Synovialfibroblasten im Vergleich zu der Subpopulation ohne Expression von Thy-1 ein proinflammatorisches Expressionsprofil in einem Mausmodell der rheumatoiden Arthritis. In dieser Arbeit wurde die Auswirkung von Thy-1 auf die Genexpression von dermalen Fibroblasten im Hinblick auf immunmodulatorische und fibrotische Prozesse untersucht. Hierfür wurden Fibroblasten aus Wildtyp-Mäusen und Thy-1 defizienten KO-Mäusen isoliert und anschließend kultiviert. Es fand ein Vergleich der WT Fibroblasten mit den KO Fibroblasten stimuliert, wie auch unstimuliert statt. Stimuliert wurden die Zellen nach einer 24-stündigen Hungerperiode mit TNF-α und IL-1β. Der Vergleich wurde anhand von Daten eines Microarray und Ergebnissen aus quantitativen real-time PCRs vollzogen. Die Ergebnisse des Microarray zeigten eine Assoziation von Thy-1 mit der Expression von Genen, die im Zusammenhang mit inflammatorischen Prozessen und Autoimmunerkrankungen wie der Psoriasis, der rheumatoiden Arthritis und dem systemischen Lupus erythematodes stehen. Dabei bewirkt Thy-1 eine gesenkte Expression entsprechender Gene, was einen antiinflammatorischen Effekt von Thy-1 vermuten lässt. In den Ergebnissen aus dem Microarray und den PCRs zeigte sich bei Abwesenheit von Thy-1 eine erhöhte Expression der Chemokine CCL6, CCL7, CCL8 und CXCL9, der Zytokine IL-18 und IL-33, des Zytokinrezeptors IL-23R und des Proliferations-assoziierten Gens Grem1. Die Ergebnisse der Chemokine CCL6, CCL7, CCL8 und CXCL9 weisen darauf hin, dass Thy-1 die chemotaktische Wirkung dermaler Fibroblasten auf Monozyten, Makrophagen, dendritischen Zellen, natürlichen Killerzellen und T-Lymphozyten hemmt. Die Chemokine stehen dabei im Zusammenhang mit entzündlichen Prozessen der atopischen Dermatitis, der Psoriasis, der systemischen Sklerose und der rheumatoiden Arthritis, auf deren Pathogenese Thy-1 also einen suppressiven Effekt haben könnte. Dass die Expression von Thy-1 auf dermalen Fibroblasten einen immunmodulatorischen Effekt besitzt, unterstützen auch die Ergebnisse für IL-18, IL-33 und IL-23R. IL-18 ist ein proinflammatorisches Zytokin, das eine Entzündungreaktion in Fibroblasten hervorrufen kann. IL-33 ist ein Aktivator der Mastzellen, T-Zellen, basophilen und eosinophilen Granulozyten. Seine Wirkung auf entsprechende Immunzellen ist Teil der Pathogenese der atopischen Dermatitis. IL-23R und sein Bindungspartner IL-23 sind assoziiert mit der rheumatoiden Arthritis und führen zu einer gesteigerten Expression von IL-8, welches wiederum die Migration neutrophiler Granulozyten stimuliert. Da Thy-1 die Expression dieser Gene senkt, lässt sich auch hier eine antiinflammtorische Wirkung vermuten. Darüber hinaus offenbarten die Ergebnisse aus Microarray und PCRs eine gehemmte Expression von Grem1 in Anwesenheit von Thy-1. Für Grem1, sowie IL18 und IL-33 sind Proliferations-unterstützende Wirkungen auf Fibroblasten nachgewiesen. Es ist bereits gezeigt worden, dass Fibroblastenkulturen mit Expression von Thy-1 ein niedrigeres Wachstum zeigen. Die Thy-1-vermittelte Hemmung der Genexpression besagter Gene könnte die antiproliferative Wirkung auf dermale Fibroblasten erklären. Auch ein Zusammenhang zwischen Thy-1 und fibrotischen Prozessen ist zu diskutieren. Für die Gene CCL7, Grem1 und IL-33 ist eine profibrotische Wirkung in der Pathogenese der systemischen Sklerose nachgewiesen. Ebenso stehen CCL6, CCL8 und IL-18 in Zusammenhang mit einer Fibrose-fördernden Wirkung. Da Thy-1 die Expression dieser Gene senkt, ist ein antifibrotischer Effekt denkbar. Es existieren allerdings auch Untersuchungen, die für eine Fibrose-fördernde Wirkung von Thy-1 im Kontext der systemischen Sklerose sprechen. Die genaue Rolle von Thy-1 in Bezug zur Fibrose bleibt folglich unklar. Weiterführend sollten die Ergebnisse der Genexpression aus PCRs und Microarray auch auf Proteinebene untersucht, sowie mögliche intrazelluläre Signalwege über die Thy-1 seine Wirkung entfaltet, exploriert werden. Um die genaue Funktion von Thy-1 in fibrotischen Prozessen der Haut zu ergründen, wäre ein Mausmodell mit Bleomycin-induzierter kutaner Fibrose möglich. Zusammenfassend kann aus den Ergebnissen abgleitet werden, dass die Expression von Thy-1 auf dermalen Fibroblasten in eine antiinflammatorische, die Chemotaxis von Immunzellen hemmende, sowie antiproliferative und antifibrotische Wirkung resultiert. Der Zusammenhang von Thy-1 mit Hauterkrankungen wie der systemischen Sklerose und weiterer Erkrankungen, die auf Autoimmunprozessen beruhen, machen den Zellrezeptor weiterhin zu einem interessanten Forschungsobjekt.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1. Einleitung 1.1 Aufbau und Funktion der Haut 1.1.1 Epidermis 1.1.2 Dermis und Subcutis 1.2 Vorkommen und Funktion von Fibroblasten 1.3 Thy-1 1.3.1 Das Thy-1 Gen 1.3.2 Das Thy-1 Protein 1.3.3 Lösliches Thy-1 1.3.4 Durch Thy-1 vermittelte Signalwege 1.3.5 Expression von Thy-1 1.3.6 Funktion von Thy-1 auf Fibroblasten 2. Aufgabenstellung 3. Material 3.1 Geräte und Hilfsmittel 3.2 Verbrauchsmaterialien 3.3 Chemikalien und Antibiotika 3.4 Zusammensetzung von Puffern und Medien 3.5 Murine Fibroblasten 3.6 Primer 3.7 Kits 3.8 Software 4. Methoden 4.1 Zellbiologische Methoden 4.1.1 Arbeit mit der Zellkultur 4.1.2 Isolation dermaler Fibroblasten aus Mäusen 4.1.3 Bestimmung der Zellzahl 4.1.4 Stimulation der Zellen 4.2 Molekularbiologische Methoden 4.2.1 RNA-Isolation 4.2.2 Reverse Transkription 4.2.3 Quantitative Real-Time-PCR (qRT-PCR) 4.2.4 Herstellung der Standard-Plasmide für die qRT-PCR 4.2.5 Genexpressionsanalyse durch mRNA-Microarray 4.3 Statistische Auswertung 5. Ergebnisse 5.1 Funktionelle Rolle von Thy-1 für die Immunreaktion 5.1.1 Einfluss von Thy-1 auf die Expression von ausgewählten Chemokinen und MMP-13 in dF 5.1.2 Auswirkungen von Thy-1 auf die Expression von IL-6 in dF 5.2 Analyse der Genexpression 5.3 Einfluss von Thy-1 auf Proliferations-assoziierte Gene 6. Diskussion 6.1 Die Bedeutung von Thy-1 für die Modulation der Genexpression inflammatorischer, und immunregulatorischer Gene 6.1.1 Rolle von Thy-1 in der Kontrolle der Expression von Chemokinen 6.1.2 Rolle von Thy-1 in der Kontrolle der IL-6 Expression 6.1.3 Rolle von Thy-1 in der Kontrolle der MMP-13 Expression 6.1.4 Rolle von Thy-1 in der Kontrolle von immunregulatorischen Mediatoren 6.2 Einfluss von Thy-1 auf die Proliferation von dF 6.3 Mögliche Auswirkungen von Thy-1 auf Erkrankungen der Haut 7. Zusammenfassung Literaturverzeichnis Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit Danksagung

Die Adipositasepidemie hat sich in den letzten Jahrzehnten, vor allem in westlichen Ländern, weiter ausgebreitet. Eine chronische Fettgewebeentzündung stellt eine pathophysiologische Schnittstelle von Übergewicht mit den zahlreichen adipositasassoziierten Krankheiten dar. Diese Entzündung ist zwar bereits ausführlich beschrieben, ihr genauer Auslöser allerdings ungeklärt. Das gehäufte Auftreten von crown-like structures (CLS, kronenartige Strukturen) gilt als guter Indikator für eine Fettgewebeentzündung. Diese Strukturen zu untersuchen, gestaltet sich aber, mangels Methoden zur Induktion von CLS, schwierig. In dieser Arbeit verwendeten wir eine transgene Mauslinie, die grün fluoreszierendes Protein (GFP) in Makrophagen und über die Cre-ERT2 induzierbar das rot fluoreszierende tdTomato in Adipozyten exprimiert. Zunächst nutzten wir dieses Modell, um die Induzierbarkeit über Tamoxifen (TAM)-Applikation in unserem Organkultursystem von intaktem Fettgewebe zu verifizieren. Drei Tage nach einmaliger Zugabe von TAM ins Kulturmedium exprimierten nahezu alle Adipozyten tdTomato. Die in anderen Arbeiten beschriebene, fast vollständige Induzierbarkeit bleibt also in unserem Organkulturmodell erhalten. Auffällig war allerdings, dass vereinzelt Adipozyten bereits vor der Zugabe von TAM tdTomato exprimierten. Weitere Untersuchungen enthüllten verschieden Faktoren, die die spontane Rekombination in vivo beeinflussen. Weibliche Mäuse wiesen mehr tdTomato exprimierende Adipozyten auf als männliche und homozygote deutlich mehr als heterozygote Tiere. Exprimierten in heterozygoten Männchen ca. 9 % der Adipozyten tdTomato ohne TAM-Applikation, waren es 70% in homozygoten Weibchen. Außerdem stieg der Anteil tdTomato exprimierender Adipozyten mit dem Alter der Mäuse an. Diese nicht induzierte Rekombinaseaktivität kann zu einem hohen Hintergrundsignal in Kontrollgruppen führen und vermindert die TAM-vermittelte Induzierbarkeit vor allem in homozygoten Tieren deutlich. Bei Verwendung von induzierbaren Cre-Rekombinasen ist es daher wichtig, zunächst an Kontrolltieren mit passendem Alter, Geschlecht und Genotyp auf nicht induzierte Rekombinaseaktivität zu testen. Ziel dieser Arbeit war es, das erste Modell zu entwickeln, um gezielt die Formation von CLS in intaktem Fettgewebe zu induzieren. Die Hypothese dafür war, dass die Bildung von CLS kein Artefakt der Fettgewebeentzündung ist, sondern der natürliche Abbaumechanismus von toten Adipozyten, die zu groß für klassische Phagozytose sind. Aus diesem Grund kultivierten wir Fettgewebe von dünnen Mäusen und nutzten die Laser eines Konfokalmikroskops um Adipozyten gezielt zu depletieren. Der verwendete lichtmikroskopische Ansatz erlaubte anschließend, die Makrophagenbewegung in Echtzeit zu dokumentieren. Zwölf Stunden nach induziertem Adipozytentod kam es bereits zur Migration von Makrophagen zur Stelle des Laserschadens. Ab 24 Stunden nach Adipozytentod bildeten diese Makrophagen CLS. Die Präzision des verwendeten Laserschadens erlaubt hierbei die gezielte Depletion einzelner Adipozyten ohne größeren Gewebeschaden, um die Bildung von CLS zu induzieren. Die so induzierten CLS untersuchten wir mittels post hoc Immunfluoreszenzfärbungen auf die Expression verschiedener Marker. Makrophagen in CLS exprimierten die proinflammatorischen Marker CD11c, CD86 und CD9, während die im Gewebe verteilten Makrophagen die antiinflammatorischen Marker CD301 und CD206 exprimierten. Diese Ergebnisse verifizierten wir mit Färbungen von in vivo gebildeten CLS im Fettgewebe dünner Mäuse und beobachteten hier eine vergleichbare Expression der pro- und antiinflammatorischen Marker. Des Weiteren analysierten wir die Art des durch den Laserschaden induzierten Adipozytentods genauer. Die Membran der bestrahlten Adipozyten war gut mit Annevin V anfärbbar, was auf die Externalisierung von membranständigem Phosphatidylserin schließen lässt, während die Kerne keine DAPI-Färbung aufwiesen. Die Phosphatidylserinexternalisierung bei Erhalt der Membranintegrität ist bei apoptotischem Zelltod, in der Regel aber nicht bei nekrotischem Zelltod, zu beobachten. Die induzierte CLS-Bildung scheint also eine Reaktion auf apoptotischen Adipozytentod zu sein. Ein klassisches Modell unterscheidet zwischen proinflammatorischen (M1) und antiinflammatorischen (M2) Makrophagen. Mit fortschreitender Fettgewebeentzündung steigt der Anteil der M1-Makrophagen immer weiter an. Für diesen Anstieg wurden sowohl die Rekrutierung von Blutmonozyten, als auch ein „phenotpical switch“ von residenten Makrophagen postuliert. Da Makrophagen in unseren induzierten CLS die entsprechenden M1-Marker exprimieren und residente Makrophagen außerhalb von CLS stattdessen M2-Marker, liefert unser Modell erstmals direkte Nachweise für den „phenotypical switch“ von Makrophagen in CLS. Die Rekrutierung dagegen ist in unserem ex vivo Organkulturmodell ausgeschlossen. Um sicherzustellen, dass auch CLS in vivo durch residente Makrophagen gebildeten werden, analysierten wir das Fettgewebe von Wildtypmäusen, die sich einen Blutkreislauf mit GFP exprimierenden Parabiosepartnern teilten. So konnten wir zeigen, dass die Makrophagenpopulation im Fettgewebe zwar teilweise durch Monozytenrekrutierung erhalten wird, CLS jedoch nicht verstärkt durch rekrutierte Makrophagen gebildet werden. Auch freie Fettsäuren gelten allgemein als proinflammatorisch. Weder Stimulierung mit Palmitat noch Kontakt zu bei der Kultivierung entstehenden kleineren Fetttröpfen führte in unseren Experimenten zu einer vergleichbaren Änderung des Phänotyps der Makrophagen wie nach Adipozytentod in unserem Modell. Der beobachtete „phenotypical switch“ scheint also direkt mit der Bildung von CLS zusammenzuhängen. Im Fettgewebe von Mäusen, die eine hochkalorische Diät erhielten, konnten wir eine CLS-Bildung mit einem vergleichbaren zeitlichen Ablauf und vergleichbarer Häufigkeit induzieren. Dies ist ein weiterer Hinweis dafür, dass CLS der biologische Abbauweg für tote Adipozyten sind und kein Entzündungsartefakt. Unsere Ergebnisse zeigten, dass sich CD11c gut als Marker eignet, um Makrophagen in induzierten CLS von interstitiellen Makrophagen zu unterscheiden. Dieses Ergebnis nutzten wir, um die Makrophagen zu sortieren und mittels RNA-Sequenzierung den Phänotyp der CLS- bildenden Makrophagen über die verwendeten Marker hinaus zu untersuchen. Dabei zeigte sich eine erhöhte Expression vieler weiterer M1-Markerproteine in CD11c positiven Makrophagen, während M2-Gene vermindert exprimiert wurden. Außerdem zeigten die Makrophagen in CLS eine erhöhte Expression von Genen, wie sie laut Literatur durch metabolische Aktivierung (Stimulierung mit Palmitat, Insulin und Glukose) induziert wurde, sowie eine erhöhte Expression verschiedener Gene des Lipidmetabolismus. Zusätzlich zeigten sich Veränderungen in der Expression einiger Chemokine oder ihrer Rezeptoren, was ein Hinweis auf einen gezielten Mechanismus zur Rekrutierung von Makrophagen zur CLS-Bildung sein könnte. Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass Adipozytentod die CLS-Bildung in gesundem Fettgewebe ohne Dysfunktion induziert. Damit einher geht der „phenotypical switch“ der Makrophagen in diesen CLS zu einem metabolisch aktivierten Phänotyp. Dieser Phänotyp ist assoziiert mit erhöhter Exozytose von lysosomalen Proteinen und beschleunigtem Lipidstoffwechsel zum Verdau des toten Adipozyten. Andere Gruppen konnten außerdem zeigen, dass metabolisch aktivierte Makrophagen verstärkt proinflammatorische Zytokine, wie TGFβ, TNFα und IL-1β, sezernieren. Der langsame Abbau von Adipozyten in CLS führt also zur Aktivierung von Signalwegen in Makrophagen, wie sie auch bei ineffektiver Phagozytose und sekundärer Nekrose anderer Zellarten zu beobachten ist. Gehemmte Phagozytose führt in anderen Geweben zu einer chronischen Entzündung, vergleichbar mit der adipositasassoziierten Entzündung in dysfunktionalem Fettgewebe. In dieser Arbeit konnten wir weiterhin zeigen, dass Alter, Genotyp und Geschlecht einen großen Einfluss auf die nicht induzierte Aktivität der untersuchten Cre-Rekombinase haben. Außerdem haben wir ein Modell etabliert, um gezielt CLS-Bildung zu induzieren. Mit Hilfe dieses Modells konnten wir zeigen, dass Adipozytentod auch im Fettgewebe von dünnen Mäusen ohne zu Grunde liegende Fettgewebeentzündung zu CLS-Bildung führt. Makrophagen in CLS weisen zudem einen anderen Phänotyp auf als im Gewebe verteilte Makrophagen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Adipozytentod im Fettgewebe dünner Mäuse lokal einen proinflammatorischen, metabolisch aktivierten Phänotyp induziert, wie er im Fettgewebe von Mäusen nach einer hochkalorischen Diät oder nach Stimulierung mit Palmitat, Insulin und Glukose beobachtet werden konnte. Diese Arbeit liefert damit Hinweise, dass vermehrter Adipozytentod und durch Fettzellhypertrophie länger bestehende CLS die treibenden Kräfte hinter der chronischen Fettgewebeentzündung sind, die verantwortlich für die diversen, mit Übergewicht vergesellschafteten Krankheiten ist.:1 Einführung 1.1 Fettgewebe 1.2 Adipositas und adipositasassoziierte Krankheiten 1.3 Die Fettgewebeentzündung 1.4 Funktionen von Makrophagen 1.5 Fettgewebemakrophagen 1.6 Crown-like structures 1.7 Efferozytose apoptotischer und nekrotischer Zellen 1.8 Das Cre-loxP-System 1.9 Zielsetzung 2 Publikationen 2.1 Unspecific DNA recombination in AdipoqCre-ERT2 – mediated knockout approaches in transgenic mice is sex-, age- and genotype-dependent 2.2 Adipocyte death triggers a pro inflammatory response and induces metabolic activation of resident macrophages 3 Zusammenfassung der Arbeit 4 Literaturverzeichnis 5 Darstellung des eigenen Beitrags des Promovierenden zu den Publikationen 5.1 Unspecific DNA recombination in AdipoqCre-ERT2 – mediated knockout approaches in transgenic mice is sex-, age- and genotype-dependent 5.2 Adipocyte death triggers a pro inflammatory response and induces metabolic activation of resident macrophages 6 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 7 Publikationen im Rahmen der Promotion 8 Danksagung

Das zeitgleiche Auftreten eines ischämischen Schlaganfalls sowie eines Takotsubo-Syndroms (TTS) scheint eine relevante, bisher nicht ausreichend verstandene klinische Konstellation zu sein. Die Pathologien können als über die Hirn-Herz-Achse gekoppelt verstanden werden, in die die Blut-Hirn-Schranke (BHS) als funktionale Komponente integriert ist. Das klinisch-neurologische Outcome dieses Patient:innen-Kollektivs scheint signifikant schlechter zu sein als nach solitärem ischämischen Insult. Es wurde hypothetisiert, dass die BHS in besonderem Maße kompromittiert sein könnte. Das vorwiegend weibliche, postmenopausale Patient:innenkollektiv präsentierte laborchemisch elevierte Katecholaminspiegel sowie Entzündungsparameter. Diese Konditionen wurden unter Sauerstoff-Glucose-Entzug (OGD) in vitro simuliert und resultierende Alterationen eines etablierten BHS-Modells aus murinen cEND-Zellen der cerebralen Mikrozirkulation untersucht. Die Evaluation der BHS-Integrität erfolgte anhand von spezifischen Junktionsproteinen sowie Integrinuntereinheiten. Alle Versuche wurden parallel unter Östrogen-Applikation (E2) durchgeführt, um die mögliche BHS-Protektion durch das weibliche Sexualhormon zu untersuchen. Die getrennte Applikation von Katecholaminen (KAT) sowie Entzündungsmediatoren (INF) führte gegenüber der simultanen Applikation zu einem geringeren BHS-Schaden. Dieser erschien zeitgebunden, wobei sich das Ausmaß gewissermaßen proportional zur Einwirkdauer verhielt. Auswirkungen von OGD sowie einer Reoxygenierung, im Sinne einer simulierten Reperfusion, potenzierten sich mit den Effekten von KAT/INF. Überwiegend kompromittierten OGD und KAT/INF die BHS-Integrität, wobei nach Reoxygenierung eine „Erholung“ oder ein „Reperfusionsschaden“ vorlag. Eine Protektion durch E2 war morphologisch nachweisbar, speziell gegenüber OGD, KAT/INF sowie einem „Reperfusionsschaden“. Auf Ebene der Gen- sowie Proteinexpression konnte dies nicht gezeigt werden. Die Homöostase des ZNS würde in vivo beeinträchtigt, Katecholamine sowie Entzündungsmediatoren könnten ungehindert das bereits durch die Ischämie geschädigte neuronale Gewebe erreichen. Insgesamt trägt diese Arbeit zu einem Verständnis der molekularen BHS-Veränderungen im Kontext des zeitgleichen Auftretens von TTS und einem ischämischem Insult bei. Es wurde eine experimentelle Grundlage geschaffen, um zukünftig pathogenetische Hintergründe weiter erforschen zu können. Darauf aufbauend könnten, nach weiterer in vitro- sowie in vivo-Forschung, klinische Therapiekonzepte optimiert werden. / The simultaneous occurrence of ischemic stroke and Takotsubo syndrome (TTS) seems to be a relevant clinical constellation that is not yet sufficiently understood. The pathologies can be understood as being linked via the brain-heart axis, into which the blood-brain barrier (BBB) is integrated as a functional component. The clinical and neurological outcome of these patients appears to be significantly worse than after a solitary ischemic insult. It has been hypothesized that the BBB may be compromised. The predominantly female, postmenopausal patients presented elevated catecholamine levels and inflammatory markers. These conditions were simulated in vitro under oxygen-glucose deprivation (OGD) condition. Resulting alterations were examined by using an established BBB model: cEND cells of the murine cerebral microcirculation. The BBB integrity was evaluated by investigating specific junction proteins and integrin subunits. All experiments were conducted parallel with estrogen application (E2) in order to investigate a possible BBB protection by the female sexhormone. The separate application of catecholamines (CAT) or inflammatory mediators (INF) led to less BBB damage compared to simultaneous application. This appeared to be time-bound being proportional to the duration of exposure. The effects of OGD and reoxygenation, in the sense of simulated reperfusion therapy, were potentiated by the effects of CAT/INF. Predominantly, OGD and KAT/INF compromised BBB integrity. “Recovery” or “reperfusion injury” occurred after reoxygenation. Protection by E2 was morphologically detectable, especially against OGD, CAT/INF and “reperfusion injury”. This could not be shown at the level of gene or protein expression, respectively. The homeostasis of the CNS would be impaired in vivo, catecholamines and inflammatory mediators would be able to reach the neuronal tissue that had already been damaged by ischemia. Overall, this work contributes to an understanding of the molecular changes in the BBB in the context of the simultaneous occurrence of TTS and ischemia. An experimental basis was created to enable further research into pathogenetic background. Based on this, clinical therapies could be optimized after further in vitro and in vivo research.

Die vorliegende Habilitationsschrift faßt publizierte Ergebnisse zum Themenschwerpunkt der Immunszintigraphie mit Antigranulozyten-Antikörpern bzw. Antikörperfragmenten zur Entzündungsdiagnostik bei Problemindikationen und zur Knochenmarkszintigraphie zusammen. In der Diagnostik der subakuten Endokarditis und der Prothesenendokarditis ermöglichen Immunszintigraphie mit dem NCA-95-Antigranulozyten-Antikörper und die transösophageale Echokardiographie zusammen einen zuverlässigen Entzündungsnachweis auch bei denjenigen Patienten, bei denen jeweils eine der beiden Methoden versagt. Bei Patienten mit Fieber unbekannter Genese ist die Immunszintigraphie der Sonographie und dem CT im frühen Nachweis abdomineller Abszesse überlegen. Bei Patienten mit Autoimmunerkrankungen stellt der szintigraphische Ausschluß entzündlicher Herde eine wichtige Information auf dem Weg zur Diagnose einer seronegativen Autoimmunerkrankung dar. Schließlich erlaubt die Immunszintigraphie mit differenzierter Betrachtung photopenischer Läsionen im hämopoetisch aktiven Knochenmark bei Patienten mit einer metastasierenden neoplastischen Erkrankung als Fieberursache einen frühen Nachweis maligner Knochenmarkherde. Für die Diagnostik entzündlicher Darmerkrankungen sind die immunszintigraphischen Verfahren mit dem NCA-95-Antigranulozyten-Antikörper und mit dem NCA-90-Antigranulozyten-Antikörper-Fab'-Fragment wegen bei beiden Methoden vorliegender unspezifischer Darmaktivität und fallweise beobachteter, falsch negativer Ergebnisse nicht geeignet. Bei Patienten mit Low-grade-Entzündungen der Knochen und Gelenke und vorangegangenen Gelenkoperationen weist die Immunszintigraphie mit dem NCA-90-Antigranulozyten-Antikörper-Fab'-Fragment eine überaus hohe Sensitivität, jedoch geringe Spezifität auf. Der klinische Nutzen dieser Immunszintigraphie könnte im Nachweis oder Ausschluß einer Low-grade-Entzündung im untersuchten Gelenk bei Patienten mit rheumatoider Arthritis oder anderen, zeitgleich vorliegenden Entzündungen außerhalb des Gelenkes liegen. In der Knochenmarkdiagnostik mittels der Immunszintigraphie mit dem NCA-95-Antigranulozyten-Antikörper wurde eine hoch signifikante inverse Korrelation des Uptake-Index mit dem Alter der Probanden festgestellt. Bei Patienten mit Panzytopenie war der Uptake-Index im Vergleich zum altersentsprechenden Normalkollektiv signifikant erniedrigt und wies eine hohe Trennschärfe gegenüber dem Normalbereich auf. Als Alternative zum NCA-95-Antigranulozyten-Antikörper untersuchten wir die Immunszintigraphie mit dem NCA-90-Antigranulozyten-Antikörper-Fab'-Fragment in der Knochenmarkdiagnostik. Das Verfahren gestattet jedoch nur eine qualitative, unvollständige Darstellung einiger Areale hämopoetisch aktiven Knochenmarks, während der Fab'-Knochenmark-Uptake-Index für die klinische Anwendung nicht brauchbar ist. / The present habilitation thesis summarises the author´s own published results on the thematic focus of immunoscintigraphy using antigranulocyte antibodies or antibody fragments for diagnosing infection in problematic indications and for bone marrow scintigraphy. In diagnosing subacute infective endocarditis and prosthetic valve endocarditis the combined application of both immunoscintigraphy using the NCA-95-antigranulocyte antibodies and transesophageal echocardiography reliably proves infection even in patients with negative results in one of the methods applied. In patients with fever of unknown origin immunoscintigraphy is superior to both sonography and CT in the early detection of abdominal abscesses. In patients suffering from autoimmune diseases the scintigraphic exclusion of infection is an important step towards verifying a serologically negative autoimmune disease. Finally, immunoscintigraphy with differentiated analysis of photopenic lesions in the haemopoietically active bone marrow allows an early detection of malignant marrow involvement in patients with metastasising neoplastic disease. Immunoscintigraphy with either NCA-95-antigranulocyte antibodies or NCA-90-antigranulocyte antibody Fab´-fragments is not suitable for diagnosing inflammatory bowel disease because of nonspecific bowel activity encountered in either method and because of falsely negative results observed occasionally. In patients with low-grade bone-and-joint infection and previous joint surgery immunoscintigraphy using the NCA-90-antigranulocyte antibody Fab´-fragment is highly sensitive but lacks specificity. The clinical benefit of this method might consist of proving or excluding low-grade infection in the investigated joint in patients suffering from rheumatoid arthritis or other, contemporaneous inflammation outside of the joint under investigation. In investigating bone marrow diseases with the help of immunoscintigraphy using NCA-95-antigranulocyte-antibodies a highly significant inverse correlation of the uptake index with patient age was observed. In patients with pancytopenia the uptake index was significantly lower than in an age-matched normal group and displayed a clear-cut differentiation from the normal uptake range. The NCA-90-antigranulocyte antibody Fab´-fragment was investigated as an alternative to the NCA-95-antigranulocyte-antibody in diagnosing bone marrow disease. However, this method allows just a qualitative, incomplete evaluation of certain bone marrow regions, while the Fab´ uptake index is not suitable for clinical use.

Die Pathogenese der Hypertonie und der Arteriosklerose sind multifaktorieller Prozesse, welche die Interaktion von genetischen und Umweltfaktoren involviert. Die molekularen Mechanismen an den Gefäßen sind ähnlich, jedoch nicht im Detail verstanden. Bei beiden Gefäßerkrankungen ist das Endothel der zentrale Angriffspunkt, der zu einer chronischen Entzündungsreaktion führt, ist. Der Transkriptionsfaktor NF-kappaB ist der Hauptschalter bei der Aktivierung der Gene, die zu der Aktivierung von Leukozyten und zu der Entwicklung der Entzündungsreaktion führen. Die hier aufgezeigten Untersuchungen befassen sich mit dieser Problematik und sind in 4 Teilprojekte gegliedert. Teilprojekt 1 befasst sich mit der physiologischen Funktion von Bcl-3, einem Mitglied der IkappaBalpha Familie. Da über die Funktion von Bcl-3 wenig bekannt ist, sollte mit Hilfe des Yeast-Two-Hybrid Systems neue Interaktionspartner identifiziert werden. Insgesamt würden fünf Proteine identifiziert, die alle binäre Komplexe in vitro (Co-Immunopräzipitation und GST-puldown) und im Yeast-Two-Hybrid bilden. Wir konnten zeigen, dass Bcl-3 mit den Ankyrin Repeats zur gleichen Zeit mit (mindestens) zwei Proteinen interagieren kann. Die endogene Aktivität von p50/Bcl-3 Komplexe wird durch die Transfektion der Interaktionspartner gesteigert. Den größten Effekt hat dabei Jab1. In transienten Transfektionen modulieren Jab1, Tip60, Bard1 und Pirin modulieren die Transkriptionsaktivität von Bcl-3 in verschiedenen Zellinien und mit verschiedenen Reporterkonstrukten. Den stärksten aktivierenden Effekt auf p50/Bcl-3 übt Tip60 aus. Tip60, Jab1 und Pirin können ebenfalls in vivo mit Bcl-3 co-immunoprezipitiert werden, wenn beide Proteine transient transfiziert werden. Auf Grund dieser Ergebnisse spekulieren wir, dass Bcl-3 eine Adapterfunktion ausübt, die NF-kappaB p50/p52 mit anderen Transkriptionsfaktoren (NF-1, c-jun, thyroid rezeptor, HIV-Tat) bzw. basalen Transkriptionsfaktoren (Histonacetylasen, RNA Polymerasen) verbindet. Teilprojekt 2 hat sich mit neuen Risikofaktoren für die koronare Herzerkrankung beschafft. Es gibt Hinweise, dass ein infektiöses Agens neben etablierten Risikofaktoren ursächlich an der Pathogenese und Progredienz der Arteriosklerose beteiligt ist. Unter den möglichen Erregern haben Untersuchungen der letzten Jahre gezeigt, dass Chlamydia pneumoniae das infektiöse Agens sein könnte. Infektion mit C. pneumoniae führte zu einer Aktivierung von pro-koagulatorischen Faktoren (Tissue Faktor und PAI-1) und Zytokinen (Interleukin 6). vermehrt expremiert werden. Wir konnten zudem eine vermehrte membranständige Expression von Rho-A und Rac-1 nachweisen, welche durch Statine gehemmt wurde. Zudem zeigte sich eine vermehrte Sauerstoffradikalfreisetzung nach Infektion mit C.pneumoniae. Die untersuchten Faktoren werden durch den Transkriptionsfaktor NF-kappaB reguliert, der ebenfalls nach Infektion induziert wurde. IkappaBalpha wurde degradiert. Alle Prozesse wurden durch Zugabe von Statinen reduziert. Wir zeigen einen möglichen molekularen Mechanismus auf, wie durch eine C. pneumoniae Infektion das lokale Milieu in der arteriosklerotischen Plaque derart verändert wird, dass Prozesse gefördert werden, die zu einer instabilen Koronarsituation führen können. Ziel des Teilprojekts 3 war es, neue molekulare Mechanismen bei der Pathogenese Angiotensin II-vermittelter Endorganschäden herauszufinden. Wir haben dazu ein transgenes Tiermodell (dTGR) untersucht, welches das humane Renin- und Angiotensinogen-Gen überexprimiert und 3 bis 5-fach erhöhte Ang II-Spiegel aufweist. Ang II stimulierte die Transkriptionsfaktoren NF-kappaB und AP-1, sowie von ihnen regulierte pro-entzündliche Proteine. Wir sind der Hypothese nachgegangen, ob Entzündungsreaktionen eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese spielen könnten. Sowohl anti-entzündliche Inhibitoren, wie Aspirin in hoher Dosierung, die die Aktivierung von NF-kappaB verhindern, verringerten die Organschäden. Pleiotrope Eigenschaften des HMG-CoA-Reduktase-Hemmers Cerivastatin verminderten, cholesterinunabhängig, die Organschädigung. Auch hier ist der zu Grunde liegende Mechanismus eine Hemmung der Ang II induzeirten Entzündungsreaktion. Teilprojekt IV befasst sich mit der Präeklampsie, einer schwangerschaftsspezifischen Erkrankung, die durch das erstmalige Auftreten von arterieller Hypertonie und Proteinurie nach der 20. Schwangerschaftswoche charakterisiert ist. Die Präeklampsie ist unverändert eine der häufigsten Ursachen für mütterliche und kindliche Morbidität und Mortalität. Wir haben festgestellt, dass Schwangere mit Präeklampsie spezifische, agonistische Antikörper gegen den Angiontensin-II-AT1-Rezeptor (AT1-AA) entwickeln. Dieser Autoantikörper ist gegen die zweite extrazelluläre Schleife des AT1-Rezeptors gerichtet. Wir konnten zeigen, dass AT1-AA eine Aktivierung von NF-kappaB und AP-1 bewirken. Zudem konnten wir nachweisen, das vermehrt reaktive Sauerstoffmetabolite (ROS) induziert werden und dass dieser Prozess über die NADPH-Oxidase vermittelt ist. Auch konnten wir zeigen, dass die Expression der NADPH oxidase durch den AT1-AA induziert wird. Präeklamptische Plazenten weisen eine stärkere Produktion von ROS und eine vermehrte Expression der NADPH oxidase auf als gesunde Kontrollplazenten. Die Autoantikörper könnten einen wesentlichen endothelialen Schädigungsmechanismus bei Präeklampsie darstellen. Die konsekutive Aktivierung von NF-kappaB und AP-1 eine wichtige, mögliche Ursache, dass eine chronische vaskuläre Entzündungsreaktion iniitiert und unterhalten wird. / Atheroscleosis and hypertension are considered to be a complex process involving the interaction of genetic and environmental factors and the interplay between several cell types. Besides established risk factors for atherosclerosis and hypertension induced vascular pathology, chronic inflammation is regarded as a key event in the pathogenesis. The transcription factor family NF-kappaB is a key regulator of abroad rage of genes involved in inflammatory processes, proliferation and apoptosis. Aim of the investigations is to identify molecular mechanisms in vascular biology in order to understand pathophysiological vascular processes. The investigations are divided into 4 projects In project 1 we tried to identify the physiological role of the proto-oncoprotein Bcl-3, which is a member of the IkappaB family,. To gain insight into specific nuclear functions of Bcl-3 we have isolated proteins that interact with its ankyrin repeat domain. Using the yeast two-hybrid-system we identified four novel binding partners of Bcl-3 in addition to NF-kappaB p50 and p52, previously known to associate with Bcl-3. The novel Bcl-3 interactors Jab1, Pirin, Tip60 and Bard1 are nuclear proteins which also bind to other transcription factors including c-Jun, nuclear factor I (NFI), HIV-1 Tat or the tumor suppressor and PolII holoenzyme component Brca1, respectively. Bcl-3, p50, and either Bard1, Tip60 or Pirin are sequestered into quarternary complexes on NF-kappaB DNA binding sites, whereas Jab1 enhances p50-Bcl-3-DNA complex formation. Furthermore, the histone acetylase Tip60 enhances Bcl-3-p50 activated transcription through an NF-kappaB binding site, indicating that quarternary complexes containing Bcl-3 interactors modulate NF-kappaB driven gene expression. These data implicate Bcl-3 as an adaptor between NF-kappaB p50/p52 and other transcription regulators and suggest that its gene activation function may at least in part be due to recruitment of the Tip60 histone actetylase. Project 2 concentrated on investigating novel mechanism in arteriosclerosis. Recent reports link C. pneumoniae infection of arteriosclerotic lesions to the precipitation of acute coronary syndromes, which also feature tissue factor and plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) overexpression. We investigated whether or not C. pneumoniae can induce thrombogenicity by upregulation of procoagulant proteins. Human vascular endothelial and smooth muscle cells were infected with a strain of C. pneumoniae isolated from an arteriosclerotic coronary artery. Tissue factor, PAI-1, and interleukin-6 expression was increased in infected cells. Western blotting We could show, that C.pneumoniae infection resulted in increased cell membrane-associated RhoA and Rac1, implying increased prenylation of these proteins. This effect was blocked by statin but circumvented by mevalonate. Cytochrome C assays showed that infected VSMCs produced increased reactive oxygen species that was blocked by statin. Infection increased nuclear transcription factor-kappaB expression in VSMCs that was dose-dependently suppressed by statin. Infected VSMCs produced and released RANTES and MCP-1. Statin dose-dependently blocked this production both at the mRNA and protein levels. These data provide evidence that C. pneumoniae infection can induce procoagulant protein and proinflammatory cytokine expression. This cellular response is accompanied by activation of NF-kappaB. Our results demonstrate how C. pneumoniae infection may initiate acute coronary syndromes. In project 3 we investigated molecular mechanism in Angiotensin II induced endorgan cardiovascular endorgan damage. Therefore we established a double transgenic rat (dTGR) model, in which rats transgenic for the humanangiotensinogen and renin genes are crossed. We show evidence that Ang II stimulates NF-kappaB and AP-1, which are involved with initiating chemokine and cytokine expression, leading to the above cascade in this model. Various pharmacological, such as the endothlin-1 receptor blocker bosentan, the immunosuppressant cyclosporin, the NF-kappaB inhibitor PDTC, the aldosteron antagonist spironolactone all ameliorated the ANG II-induced end-organ damage. However, all inhibitors were able to reduce NF-kappaB activation and inflammation. Stain also reduced cholesterol-independent the cardiovascular endorgan damage in dTGR. The pleiotrophic effects of statins reduced NF-kappaB and AP-1 activity, indicating that the local Angiotensin II induced inflammatory reaction is the key event in initiating the endorgan damage. Project 4 is focused on preeclampsia. Preeclampsia occurs after the 20th week of gestation and features hypertension and an increased peripheral vascular resistance; the mechanisms are unknown. The is a major cause of maternal and fetal morbidity We recently described autoantibodies (AT1-AA) directed at the AT1 receptor in the serum of preeclamptic patients, whose placentas are commonly infarcted and express tissue factor (TF). We proved AT1-AA specificity by coimmunoprecipitating the AT1 receptor with AT1-AA but not with nonspecific IgG. Angiotensin (Ang) II and AT1-AA both activated extracellular signal-related kinase, AP-1, and the TF promoter transfected VSMC and Chinese hamster ovary cells, but only when the AP-1 binding site was present. We then demonstrated TF expression in VSMC exposed to either Ang II or AT1-AA. All these effects were blocked by losartan. Nonspecific IgG or IgG from nonpreeclamptic pregnant women had a negligible effect. AT1-AA increased ROS production and the NADPH oxidase components, p22, p47, and p67 phox in Western blotting. AT1-AA activated NF-kappaB. IkappaBalpha expression was reduced in response to AT1-AA. The p22, p47, and p67 phox expression in placentas from preeclamptic patients was increased, compared with normal placentas. Furthermore, NF-kappaB was activated in placentas from preeclamptic women. We conclude that AT1-AA and Ang II both stimulate the AT1 receptor and initiate a signaling cascade resulting in TF expression. NADPH oxidase is potentially an important source of ROS that may upregulate NF-kappaB in preeclampsia These results show an action of AT1-AA on human cells that could contribute to the pathogenesis of preeclampsia. We suggest that AT1-AA through activation of NADPH oxidase could contribute to ROS production and inflammatory responses in preeclampsia.

Während der letzten Dekade neurobiologischer Forschung wurde deutlich, dass inflammatorische Vorgänge in einem Netwerk nicht-neuronaler und neuronale Zellen wesentlich zur Entstehung und zur Progredienz einiger wichtiger neurodegenerativer Erkrankungen beitragen. Therapeutische Ansätze sollten daher auch auf die Protektion initial überlebender Neurone vor dieser sekundären inflammatorischen Schädigung zielen. Ein wesentlicher Bestandteil dieser sekundären Schädigung besteht aus der Migration von Makrophagen und Mikrogliazellen in die Regionen neuronaler Schädigung, wo sie grosse Mengen an toxischen Zytokinen und Sauerstoffradikalen freisetzen. In einer Makrophagen-ähnlichen Zelllinie, sowie in phagozytierenden Mikrogliazellen wurde eine nukleäres proteolytisches System identifiziert, dass in der Lage war, oxidativ geschädigte Kernproteine zu erkennen und abzubauen. Im Gegensatz zu dem bisherigen Konzept relativer Langlebigkeit der Histonproteine, wurde diese nach oxidativer Schädigung innerhalb von Minuten abgebaut und vom Chromatin entfernt. Dieser schnelle Abbau war von der nicht-kovalenten Interaktion der automodifizierten Poly(ADP-Ribose)-Polymerase-1 (PARP-1) mit dem 20S Proteasom abhängig. Die PARP-1 wurde somit als ein Signalmolekül zwischen dem Chromatinschaden und der Einleitung einer protektiven Zellantwort charakterisiert, die Mikrogliazellen das Überleben ihres eigenen Aktivierungszustandes ermöglicht. Es zeigte sich, dass dieses PARP-Proteasom-System in Abhängigkeit vom Differenzierungsgrad Makrophagen-ähnlicher Zellen abhängig ist und auch funktionell in die Chemotherapieresistenz humaner Leukämiezellen involviert ist. Darüberhinaus regulierte die PARP-1 auch die Expression des Integrins CD11a durch Interaktion mit dem translozierten NF-kappaB und HMG-I(Y) und dadurch die Migration von Mikrogliazellen zum Ort der neuronalen Schädigung. Diese Ergebnisse machem die PARP-1 zu einem potentiellen Ziel therapeutischer Interventionen zur Verhinderung der destruktiven Migration von Mikrogliazellen, womit eine Protektion initial überlebender Neurone vor weiterer inflammatorischer Schädigung erreicht werden könnte. / During the last decade of neurobiological research, it became clear that inflammatory pathways in the CNS, involving a network of non-neuronal and neuronal cells, are contributing mainly to the onset and progress of several major neurodegenerative diseases. Therapeutic approaches must therefore focus on the protection of initially surviving neurons from this secondary inflammatory damage. One major component of secondary neuronal damage is the migration of macrophages and microglia cells towards the sites of injury where they produce large amounts of toxic cytokines and oxygen radicals. In a macrophage-like cell line and in phagocytosing microglial cells a nuclear proteolytic system was identified, which was able to recognize and degrade oxidatively-damaged nuclear proteins, in particular histones. In contrast to the previous concept of relatively long-living histone proteins, they are rapidly degraded and removed from the chromatin within minutes after oxidative damage. This rapid degradation was dependent on the non-covalent interaction of the 20S proteasome with the automodified poly(ADP-ribose)-polymerase-1 (PARP-1). Therefore, the PARP-1 has been identified as a signal molecule between the detection of a chromatin-damage and a protective cellular response, which enables microglial cells to survive their own activation state. The regulation of this PARP-proteasome-system depends on the differentiation state of macrophage-like cells and is also functionally involved in the chemotherapy-resistance of human leukemia cells. Moreover, PARP-1 regulates the expression of the integrin CD11a by interaction with the translocated NF-kappaB and HMG-I(Y) and therefore microglia migration towards the sites of neuronal injury. These findings renders the PARP as potential target for therapeutic interventions to inhibit destructive microglial migration and therefore to protect initially surviving neurons from inflammatory damage.

Bei der Entdeckung der Glutathionperoxidase-2 (GPx2) wurde zunächst davon ausgegangen, dass die Funktion dieses Enzyms im Kryptengrund des Colons einzig in der Reduktion von H2O2 besteht. Im Laufe der weiteren Erforschung zeigte sich, dass GPx2 auch in verschiedenen Tumorgeweben vermehrt exprimiert wird. Dabei wird diskutiert, ob die Wirkung von GPx2 im Tumor eher als pro- oder als antikarzinogen einzustufen ist. Mehrere Experimente in vitro und in vivo zeigten antiinflammatorische Eigenschaften der GPx2. Aufgrund dieser Befunde wird derzeit über weitere Funktionen der GPx2 spekuliert. In dieser Arbeit wurde die physiologische Funktion von GPx2 näher erforscht, dazu wurden Wildtyp- und GPx2-Knockout-Mäuse in Hinblick auf Veränderungen der Enzymexpression und der Colonmorphologie untersucht. Es wurden drei verschiedene Selendiäten verfüttert: selenarmes, selenadäquates und selensupplementiertes Futter. Unter physiologischen Bedingungen ist am Kryptengrund des Colons, innerhalb der proliferierenden Zone, die Mitoserate am höchsten. Der Großteil der apoptotischen Zellen ist hingegen an der Kryptenspitze vorzufinden. Durch den Knockout von GPx2 kam es zu einer signifikanten Erhöhung der Apoptoserate am Kryptengrund. Dabei war der größte Effekt auf selenarmem Futter zu verzeichnen. Hierbei wurde sogar eine Veränderung der Colonmorphologie dokumentiert, da die Verschiebung der Proliferationszone in Richtung Kryptenspitze eine Verlängerung der Krypten nach sich zog. Im Wildtyp wurden keine Apoptosen im Kryptengrund detektiert. GPx1 wird unter physiologischen Bedingungen im Gegensatz zur GPx2 in der Kryptenspitze exprimiert und ist im Selenmangel nicht mehr detektierbar. Der Knockout von GPx2 erhöhte die GPx1-Expression im Kryptengrund auf allen drei Selendiäten. Diese Überexpression von GPx1 am Kryptengrund soll vermutlich den Verlust von GPx2 an dieser Stelle kompensieren. Da jedoch dort die massive Apoptoserate detektiert wurde, kann die GPx1 nicht die komplette Funktion von GPx2 kompensieren. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Funktion von GPx2 nicht nur in der Reduktion von H2O2 liegt. Vielmehr kann eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase von Zellen postuliert werden. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit war die Klärung der Frage, welchen Einfluss GPx2 auf die entzündungsassoziierte Colonkarzinogenese ausübt. In dem hierfür verwendeten AOM/DSS-Model wird der karzinogene Prozess durch Entzündung vorangetrieben. Es erfolgte sowohl im Wildtyp als auch im GPx2-Knockout zum einen die Bewertung des Entzündungsstatus des Colons und zum anderen wurde die Anzahl von ACF und Tumoren verglichen. Das Colon im GPx2-Knockout war wesentlich stärker entzündet als im Wildtyp. Diese Ergebnisse bestätigen die für die GPx2 postulierte antiinflammatorische Funktion. Normalerweise führt eine Erhöhung der Mitoseanzahl zur Regeneration des entzündeten Gewebes. Jedoch beeinflusst der Verlust von GPx2 vermutlich den Ablauf der Entzündung, indem beispielsweise die Regeneration des Gewebes durch die enorm hohe Apoptoserate am Kryptengrund verlangsamt wird. Des Weiteren hatten sich im GPx2-Knockout tendenziell mehr Tumore entwickelt. Somit korrelierte die Entzündung des Colons mit der Entwicklung von Tumoren. Der Verlust von GPx2 begünstigte vermutlich sowohl die Tumorinitiation als auch die Tumorprogression. Allerdings stimulierte die Expression von GPx2 ebenfalls das Tumorwachstum. Es kann geschlussfolgert werden, dass eine adäquate GPx2-Expression vor Entzündung schützt und somit das Risiko für Colonkrebs senkt. Ob GPx2 aber insgesamt pro- oder antikarzinogen wirkt, hängt vermutlich vom Stadium des Colonkarzinogenese ab. / Since the detection of glutathione peroxidase-2 (GPx2) it was assumed that reducing hydroperoxides is the only function of this enzyme in the crypt ground of the colon. But further studies showed that GPx2 is also highly expressed in tumor tissue. However, it is not known whether it acts a pro- or anticarcinogenic manner at this site. In vitro and in vivo experiments elucidate antiinflammatory features of GPx2, based on these findings additional functions of GPx2 are discussed. In this dissertation the physiological function of GPx2 was investigated. For this purpose in wild type and GPx2-knockout mice, changes of enzyme expression and colon morphology were analyzed. The mice were fed three diets containing different selenium concentrations: selenium deficient, selenium adequate and selenium supplemented. Under physiological conditions the mitosis rate is highest in the proliferating zone in the crypt ground of the colon. The majority of apoptotic cells are located at the tip of the crypt. The knockout of GPx2 significantly increased the rate of apoptosis in the crypt ground. The greatest effect was documented on the selenium deficient diet. Here, changes of the colonic morphology were detectable, because the shift of the proliferating zone towards the tip of the crypt lead to an extension of the crypts. In the wild type mice no apoptotic cells were detected on the crypt ground. Under physiological conditions GPx1, in contrast to GPx2, is mainly expressed on the top of the crypt, and this enzyme is no longer detectable under selenium deficiency. The knockout of GPx2 increased the expression of GPx1 in the crypt ground of the colon on all three selenium diets. It is likely that this over expression of GPx1 compensates for the loss of GPx2. However the massive apoptotic rate in the crypt ground shows that GPx1 can not compensate the complete function of GPx2. These results elucidate that GPx2 not only functions as a hydroperoxide reducer, but that it is also important for the maintenance of the stem cell character and the homeostasis of cells. The question if GPx2 influences the inflammation triggered by the coloncarcinogenic process was next assessed in this dissertation. Therefore the AOM/DSS model was used to trigger the carcinogenic process through inflammation. The amount of aberrant crypt foci (ACF) and tumors in the colon were analyzed in both wild type and GPx2-knockout mice. However initially the inflammation status was compared between the two genotypes. The inflammation of the colon was stronger in the GPx2-knockout mice than in wild type. These results support the postulated antiinflammatory features of GPx2. The loss of GPx2 may influence the inflammation process by decelerating the regeneration of the tissue caused by the increased apoptotic rate in the proliferating zone. Additionally, the GPx2-knockout mice developed more tumors in the colon. Therefore the inflammation of the colon correlated with the development of tumors. The loss of GPx2 may have enhanced both tumor initiation and progression. But the expression of GPx2 also stimulated the growth of tumors. These results indicate that an adequate GPx2-expression can protect from colonic inflammation, and therefore decrease the risk of developing colon cancer. Whether GPx2 acts in a pro- or anticarcinogenic manner appears to depend on the state of the carcinogenic process.

Ziel der Arbeit war es, zu untersuchen, ob parodontalpathogene Mikroorganismen im Myokard des Herzens nachweisbar sind. Dabei wurde die Wechselwirkung der Toxine (Lipopolysaccharide) am myokardialen Gewebe erfasst und auf diese Weise mögliche Entzündungsreaktionen in den Myokardzellen untersucht. Material und Methoden: 30 Patienten (20 Männer, 10 Frauen) mit Aortenklappenstenosen bzw. -insuffizienzen wurden zahnärztlich auf den aktuellen Zahnstatus und Parodontalstatus untersucht. Gingivale Erkrankungen wurden mit Hilfe des PBI erhoben. Anhand der Sondierungstiefen und des klinischen Attachmentlevels erfolgte die Einteilung in keine/ milde Parodontitis, moderate Parodontitis und schwere Parodontitis. Das Herzgewebe wurde mittels Gewebeschnitten von Ventrikel, Atrium und Klappe histologisch aufbereitet und mittels Lichtmikroskop über eine Kamera aufgezeichnet. Für einen Probanden ergaben sich pro Gewebeschnitt und pro Färbung 12 Aufnahmen. Insgesamt ergaben sich nach allen Färbungen aller Gewebeschnitte für einen Patienten 84 Bilder. Es wurde ein Inflammationsscore (0-3) erhoben für die Bewertung der H.E.-Färbung. Parameter für die immunhistochemischen Färbungen wurden durchgeführt für CD68/ Makrophagen und CD14/ LPS- Bindungsprotein-Rezeptor. Diese dienten dem Nachweis von möglichen Wechselwirkungen zwischen Parodontalpathogenen und myokardialen Geweben. Es erfolgte die direkte Zählung der Makrophagen pro Mikroskopie-Gesichtsfeld. Ergebnisse: Bei zahnärztlicher Untersuchung wurde festgestellt, dass 22 Probanden eine leichte oder keine gingivale Erkrankung hatten (Gruppe PBI 1) und 8 Patienten eine fortgeschrittene gingivale Erkrankung vorwiesen (Gruppe PBI 2). An einer schweren parodontalen Erkrankung litten 23 Patienten (Gruppe Parodontitis 2) und nur 7 Patienten wiesen ein moderate, milde oder keine Parodontitis auf (Gruppe Parodontitis 1). Die Ergebnisse der histologischen Untersuchungen der H.E.-Färbung zeigten, dass im Median im Atrium und Ventrikel der Score 2 dominiert. Desweiteren konnten für CD68 und CD14 signifikante Mittelwertunterschiede zwischen der Gruppe Parodontitis 1 und 2 gezeigt werden. Für die Gruppe PBI 1 und 2 konnte weder für den Parameter CD68 noch für CD14 das Signifikanzniveau erreicht werden. Schlussfolgerung: Die histologischen Färbemethoden lassen die Tendenz erahnen, dass höhere Scores und Mittelwerte mit höheren Entzündungsgraden und Destruktionen in Zusammenhang stehen. Gesündere parodontale Verhältnisse sind mit niedrigeren Scores und Mittelwerten verbunden. Zwischen den Gruppen PBI 1 und 2 lag kein statistisch nachweisbarer Unterschied vor. Anders ergab es sich in den Gruppen Parodontitis 1 und 2. Für CD68 (Monozyten/Makrophagen) lag die Signifikanz bei 3% und für CD14 (LPS-Bindungsprotein-Rezeptor) bei 0,8% zwischen den Parodontitis Gruppen. Die entzündlich bedingte Genese von Parodontitis und Herzinsuffizienz lässt schlussfolgern, dass die Parodontitis als Ursache nicht auszuschließen war. Durch die multifaktorielle Entwicklung beider Leiden lässt sich mittels vorliegender Untersuchung kein eindeutiger Kausalzusammenhang nachweisen. Die genauen, noch ungeklärten Assoziationen sollten in weiterführenden Studien erforscht werden.

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Fragestellung: Um die Auswirkungen von genetischen Varianten für CASP1 in vivo analysieren zu können, sollte in dieser Arbeit ein Tiermodell generiert werden. Dadurch könnten die zugrundeliegenden Pathomechanismen der an „ICE-Fieber“ leidenden Patienten in einem gesamten Organismus aufgeklärt werden, da die Untersuchung von Patientenmaterial nur sehr eingeschränkt möglich ist. Ein Mausmodell stellt eine der besten Alternativen zur Analyse von Primärmaterial dar, da die Immunsysteme von Maus und Mensch sehr ähnlich sind. Ergebnisse: Um die natürliche Expression und Regulation der Procaspase-1 im Mausmodell zu gewährleisten, wurde für die Generierung ein BAC-Transgen verwendet. Mittels homologer Rekombination wurde die künstliche Variante C284A von Casp1 inseriert. Diese führt zu einer Zerstörung des enzymatischen Zentrums der Caspase-1 und zum vollständigen Verlust der enzymatischen Aktivität. Nach zwei Pronukleusinjektionen konnten lediglich drei Gründertiere mit mosaikartiger Expression des zufällig im Genom integrierten Transgens Casp1C284A und in der F1-Generation nur ein Tier mit stabil integriertem Transgen identifiziert werden. Die Nachkommen dieses transgenen Tieres zeigten keine basale Expression von Casp1C284A, jedoch konnte nach Stimulation von BMDCs mit LPS in vitro die Expression sowohl auf RNA- wie auch auf Proteinebene nachgewiesen werden. Ebenfalls eine erhöhte Sekretion der proinflammatorischen Zytokine TNF-α und IL-6 wurde in den Zellen der transgenen Tiere detektiert. Gleichfalls konnte nach Stimulation mit LPS in vivo eine gesteigerte Entzündungsreaktion in den Tieren mit Casp1C284A gezeigt werden, da ein stärkerer und länger anhaltender Abfall der peripheren Körpertemperatur und außerdem eine gesteigerte Sekretion von TNF-α und IL-6 zu verzeichnen war. Eine gesteigerte Inflammation des fetalen Gewebes, ausgelöst durch die integrierte künstliche Variante der Procaspase-1, könnte die Frage nach der geringen Anzahl der generierten Gründertiere beantworten. Hierfür wurde weiterführend eine Maus mit einem konditionalen Casp1C284A-Konstrukts generiert, welches zusätzlich eine zeit- als auch zelltyp-spezifische Expression der Procaspase-1 mit zentraler Mutation ermöglicht. Nach erfolgreichem Screening der ES-Zellen konnten diese in Blastozysten mikroinjiziert und Chimäre identifiziert werden. Eine embryonale Letalität des transgenen Konstrukts konnte durch die Verpaarung der ki-Tiere R26_Casp1C284A mit PGK-Cre-Tieren, die Cre-Rekombinase ubiquitär exprimieren, nahezu ausgeschlossen werden, da die Nachkommen alle lebensfähig waren und eine basale Expression des „knock-ins“ in mehreren Organen und auch in BMDCs nachgewiesen wurde. Ferner konnte nach Induktion einer Inflammation in vivo mit einer subletalen Dosis von LPS ein gesteigerter und länger anhaltender peripherer Temperaturabfall in den ki-Tieren ähnlich zu den transgenen Tieren detektiert werden. Desgleichen wurde eine Tendenz zu einer gesteigerten Sekretion der Zytokine TNF-α und IL-6 verzeichnet. Schlussfolgerungen: Mit dem transgenen Casp1C284A-Mausmodell als auch mit dem konditionalen R26_Casp1C284A-Modell konnte gezeigt weren, dass eine inaktive Variante der Procaspase-1 zur Entstehung einer gesteigerten Inflammation in einem gesamten Organismus führen kann. Somit können die im Rahmen dieser Arbeit generierten Tiermodelle zur Analyse der Pathomechanismen der an „ICE-Fieber“ leidenden Patienten herangezogen werden. In künftigen Studien kann ferner geklärt werden, ob die Entzündungsreaktionen durch eine verstärkte Interaktion von Casp1C284A mit der Kinase RIP2 verursacht werden und dadurch ähnlich wie im Patienten eine Aktivierung des proinflammatorischen Moleküls NFκB ausgelöst wird. Im Anschluss könnte eine spezifische Inhibierung des RIP2-Signalweges in diesen Mausmodellen getestet werden und schließlich im Patienten Anwendung finden. Die in dieser Arbeit generierten Mausmodelle könnten somit zur Erprobung zukünftiger therapeutischer Konzepte dienen.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Das angeborene und adaptive Immunsystem 1.2 Sensoren des angeborenen Immunsystems 1.2.1 Membran-gebundene Rezeptoren 1.2.2 Intrazelluläre PRRS 1.2.3 Inflammasome als Multiproteinkomplexe 1.2.4 Das NLRP3-Inflammasom 1.2.5 Metabolische Krankheiten, die mit Inflammasom-Aktivität assoziiert werden 1.2.6 Inflammasom-assoziierte autoinflammatorische Erkrankungen 1.2.6.1 Das Cryoporin-assoziierte periodische Syndrom (CAPS) 1.2.6.2 Familian Mediterranean Fever (FMF) 1.2.6.3 Pyogenic arthritis, pyoderma gangrenosum and acne syndrome (PAPA) 1.3 Caspase-1 1.3.1 Caspasen im Allgemeinen 1.3.2 Der Caspase-1 Gen-Lokus und das Caspase-1 Gen 1.3.3 Das Caspase-1 Protein 1.3.4 Funktionen von Caspase-1 1.3.4.1 Prozessierung der Zytokine pro-IL-1ß und pro-IL-18 1.3.4.2 Induktion von Pyroptose 1.3.4.3 Aktivierung der Caspase-1 durch ER-Stress 1.3.4.4 Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFκB 1.3.4.5 weitere Funktionen 1.3.5 Caspase-1 Genvarianten und Entzündung 1.4 Mausmodelle 1.4.1 NLRP3 1.4.2 Pyrin 1.4.3 Caspase-1 2 Zielsetzung 3 Material und Methoden 3.1 Material 3.1.1 Antibiotika 3.1.2 Antikörper 3.1.3 Bakterienstämme 3.1.4 BAC-Klon 3.1.5 Plasmide 3.1.6 Zelllinie 3.1.7 Chemikalien und Substanzen 3.1.8 Enzyme 3.1.9 Größenstandards 3.1.10 Oligonukleotide 3.1.11 Kommerzielle Kits 3.1.12 Puffer und Lösungen 3.1.13 Mauslinien 3.1.14 Medien 3.1.15 Geräte 3.1.16 Software 3.2 Molekularbiologische Methoden 3.2.1 Agarosegelelektrophorese 3.2.2 Amplifikation von Nukleinsäuren mittels Polymerasekettenreaktion 3.2.3 Aufreinigung von DNA-Fragmenten aus Agarosegelen 3.2.4 Aufreinigung von BAC-DNA mittels Elektroelution 3.2.5 Aufreinigung von Subklon-Plasmid-DNA für die Elektroporation von ES-Zellen 3.2.6 Bestimmung der Konzentration und der Reinheit von DNA und RNA 3.2.7 c-DNA-Synthese 3.2.8 Dephosphorylierung von 5´-Phosphatresten 3.2.9 DNA-Isolierung 3.2.9.1 DNA-Isolierung aus Bakterienzellen 3.2.9.2 DNA-Isolierung aus eukaryotischen Zellen 3.2.10 DNA-Sequenzierung 3.2.11 Enzymatische Restriktionsspaltung von DNA-Fragmenten 3.2.12 Homologe Rekombination von DNA-Sequenzen 3.2.13 Ligation von DNA-Fragmenten mit linearisierten Vektoren 3.2.14 Phenol-Chloroform-Extraktion 3.2.15 Pulsfeldgelelektrophorese 3.2.16 Quantitative Real-Time-PCR (qRT-PCR) 3.2.17 RNA-Isolation aus eukaryotischen Zellen und Geweben 3.2.18 Southern Blot 3.3 Mikrobiologische Methoden 3.3.1 Kultivierung von Bakterien 3.3.2 Hitzschock-Transformation von E.coli 3.3.3 Kryokonservierung 3.4 Proteinbiochemische Methoden 3.4.1 CBA (cytokine bead assay) 3.4.2 Proteinbestimmung 3.4.3 Immunpräzipitation mit Caspase-1 p10 (M-20) Antikörper von Santa Cruz 3.4.4 Immunpräzipitation mit AntiFlag M2 Affinity Gel von Sigma 3.4.5 Diskontinuierliche SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) 3.4.6 Western Blot 3.4.7 Immunchemische Detektion von Proteinen 3.5 Zellbiologische Methoden 3.5.1 Bestimmung der Zellzahl 3.5.2 Isolierung und Generierung von BMDCs 3.5.3 Kryokonservierung von Zellen 3.5.4 Kultivierung von Zelllinien 3.6 Tierexperimentelle Methoden 3.6.1 Genotypisierung 3.6.2 Haltung 3.6.3 Hautbiopsie 3.6.4 Retroorbitale Blutentnahme und Herzpunktion 3.6.5 Injektion von LPS 3.6.6 Organentnahme 4 Ergebnisse 4.1 Generierung eines Casp1C284A-BAC-Transgens 4.1.1 Identifikation und Verifizierung des BAC-Klons 4.1.2 Klonierung des Casp1C284A-BAC-Transgens 4.1.2.1 Entfernung der wt-loxP-Stelle vom Vektorrückrat 4.1.2.2 Insertion eines Flag-Tags 4.1.2.3 Einführung der Punktmutation C284A 4.1.3 „Shaving“ des generierten Casp1C284A-BAC-Konstrukts 4.1.4 Aufreinigung des Casp1C284A-BAC-Konstrukts und Pronukleusinjektion 4.1.5 Genotypisierung der transgenen Casp1C284A Gründertiere 4.2 Charakterisierung der transgenen Casp1C284A-Tiere (tg) 4.2.1 In vitro-Stimulation von BMDCs mit LPS 4.2.2 In vivo-Stimulation der transgenen Casp1C284A-Tiere 4.3 Generierung eines konditionalen Casp1C284A-Konstrukts 4.3.1 Klonierung des Targetingvektors pSerc_Casp1C284A_Flag und des Kontroll-Targetingvektors pSerc_Casp1_Flag 4.3.2 Screening von ES-Zellen 4.3.3 Genotypisierung der Chimäre und Verpaarung mit PGK-Cre Tieren 4.3.4 Expressionsanalyse der R26_Casp1C284A del-Tiere 4.3.5 In vivo-Stimulation der R26_Casp1C284A del-Tiere 5 Diskussion 5.1 Entwurf eines Mausmodells für ICE-Fieber 5.2 Konstruktion des Casp1C284A-BAC-Transgens 5.3 Identifizierung von Casp1C284A-transgenen Tieren 5.4 Funktionelle Analyse des Casp1C284A-BAC-Transgens 5.5 Konstruktion des konditionalen Mausmodells R26_Casp1C284A 5.6 Aktivierung des ki-Mausmodells R26_Casp1C284A durch Cre-mediierte Rekombination in vivo 5.7 Funktionelle Analyse des ki-Mausmodells R26_Casp1C284A 5.8 Relevanz eines Mausmodells für den Patienten 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8 Anhang A. Abbildungsverzeichnis B. Tabellenverzeichnis / Problem: In order to recapitulate the effects of the CASP1 variants found in the patients a mouse model should be generated. The analysis of material from the patients unfortunately is very restricted and therefore the generation of a mouse model represents the best alternative to see if the in vitro hypothesis of the IFG group really applies to an in vivo situation. Results: To generate a transgenic mouse model the artificial variant Casp1C284A was inserted into a BAC to enable a natural expression and regulation of Casp1C284A. This mutation results in a disruption of the active centre and to a complete loss of the enzymatical activity of caspase-1. After two pronuclei injections we received 180 pubs of TG mice. Only three of them harboured transgenic sequences and only one animal in the F1 generation harboured the complete Casp1C284A sequence. Expression analyses of the offspring of this mouse revealed no basal transcriptional expression of the transgene. Hence, protein expression could not be detected in unstimulated cells. However, stimulation with LPS upregulated transcription and low-level translation of Casp1C284A in BMDCs and an elevated secretion of the proinflammatory cytokines TNF-α and IL-6 was detected as well. Likewise, after in vivo stimulation of transgenic mice with LPS i.p. the drop of body temperature was significantly enhanced in comparison to the control mice. And also the level of the proinflammatory cytokines was increased. Furthermore, a conditional R26_Casp1C284A construct allowing a temporal or a celltype specific expression of the caspase-1 with the central mutation was generated. Positive screened ES cell clones were injected into blastocysts and thereafter chimera could be identified. An embryonic lethality due to the integration of the enzymatically inactive caspase-1 could be excluded by the crossing with ubiquitious expressing PGK-Cre mice. All the corresponding mice were alive and a basal transcriptional as well translational expression was demonstrated. Concordantly with the results of the transgenic mice the conditional R26_Casp1C284A mice showed an enhanced drop of the body temperature in comparison to control mice after stimulation with sublethal dose of LPS in vivo. Likewise, a trend to an elevated secretion of TNF-α and IL-6 was observed. Conclusion: With the generated transgenic Casp1C284A as well as the conditional R26_Casp1C284A animal models we showed that an inactive variant of the procaspase-1 could result in a proinflammatory cytokine response and a development of an increased inflammation of a whole organism. Thus, these data support the previous postulated model of the IFG group for proinflammatory effects induced by variants of procaspase-1 with reduced enzymatic activity. Hence, the mouse models established in this work are suited for further analysis of the pathomechanism in the patients with ICE fever. For instance the cellular mechanism could be examined if the inflammation is provoked by an increased interaction of the mutated procaspase-1 with the kinase RIP2 and therefore the NFκB activation is increased, respectively. Also a further medicinal inhibition of the RIP2 signaling or other therapeutic testings in this mouse models are conceivable.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Das angeborene und adaptive Immunsystem 1.2 Sensoren des angeborenen Immunsystems 1.2.1 Membran-gebundene Rezeptoren 1.2.2 Intrazelluläre PRRS 1.2.3 Inflammasome als Multiproteinkomplexe 1.2.4 Das NLRP3-Inflammasom 1.2.5 Metabolische Krankheiten, die mit Inflammasom-Aktivität assoziiert werden 1.2.6 Inflammasom-assoziierte autoinflammatorische Erkrankungen 1.2.6.1 Das Cryoporin-assoziierte periodische Syndrom (CAPS) 1.2.6.2 Familian Mediterranean Fever (FMF) 1.2.6.3 Pyogenic arthritis, pyoderma gangrenosum and acne syndrome (PAPA) 1.3 Caspase-1 1.3.1 Caspasen im Allgemeinen 1.3.2 Der Caspase-1 Gen-Lokus und das Caspase-1 Gen 1.3.3 Das Caspase-1 Protein 1.3.4 Funktionen von Caspase-1 1.3.4.1 Prozessierung der Zytokine pro-IL-1ß und pro-IL-18 1.3.4.2 Induktion von Pyroptose 1.3.4.3 Aktivierung der Caspase-1 durch ER-Stress 1.3.4.4 Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFκB 1.3.4.5 weitere Funktionen 1.3.5 Caspase-1 Genvarianten und Entzündung 1.4 Mausmodelle 1.4.1 NLRP3 1.4.2 Pyrin 1.4.3 Caspase-1 2 Zielsetzung 3 Material und Methoden 3.1 Material 3.1.1 Antibiotika 3.1.2 Antikörper 3.1.3 Bakterienstämme 3.1.4 BAC-Klon 3.1.5 Plasmide 3.1.6 Zelllinie 3.1.7 Chemikalien und Substanzen 3.1.8 Enzyme 3.1.9 Größenstandards 3.1.10 Oligonukleotide 3.1.11 Kommerzielle Kits 3.1.12 Puffer und Lösungen 3.1.13 Mauslinien 3.1.14 Medien 3.1.15 Geräte 3.1.16 Software 3.2 Molekularbiologische Methoden 3.2.1 Agarosegelelektrophorese 3.2.2 Amplifikation von Nukleinsäuren mittels Polymerasekettenreaktion 3.2.3 Aufreinigung von DNA-Fragmenten aus Agarosegelen 3.2.4 Aufreinigung von BAC-DNA mittels Elektroelution 3.2.5 Aufreinigung von Subklon-Plasmid-DNA für die Elektroporation von ES-Zellen 3.2.6 Bestimmung der Konzentration und der Reinheit von DNA und RNA 3.2.7 c-DNA-Synthese 3.2.8 Dephosphorylierung von 5´-Phosphatresten 3.2.9 DNA-Isolierung 3.2.9.1 DNA-Isolierung aus Bakterienzellen 3.2.9.2 DNA-Isolierung aus eukaryotischen Zellen 3.2.10 DNA-Sequenzierung 3.2.11 Enzymatische Restriktionsspaltung von DNA-Fragmenten 3.2.12 Homologe Rekombination von DNA-Sequenzen 3.2.13 Ligation von DNA-Fragmenten mit linearisierten Vektoren 3.2.14 Phenol-Chloroform-Extraktion 3.2.15 Pulsfeldgelelektrophorese 3.2.16 Quantitative Real-Time-PCR (qRT-PCR) 3.2.17 RNA-Isolation aus eukaryotischen Zellen und Geweben 3.2.18 Southern Blot 3.3 Mikrobiologische Methoden 3.3.1 Kultivierung von Bakterien 3.3.2 Hitzschock-Transformation von E.coli 3.3.3 Kryokonservierung 3.4 Proteinbiochemische Methoden 3.4.1 CBA (cytokine bead assay) 3.4.2 Proteinbestimmung 3.4.3 Immunpräzipitation mit Caspase-1 p10 (M-20) Antikörper von Santa Cruz 3.4.4 Immunpräzipitation mit AntiFlag M2 Affinity Gel von Sigma 3.4.5 Diskontinuierliche SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) 3.4.6 Western Blot 3.4.7 Immunchemische Detektion von Proteinen 3.5 Zellbiologische Methoden 3.5.1 Bestimmung der Zellzahl 3.5.2 Isolierung und Generierung von BMDCs 3.5.3 Kryokonservierung von Zellen 3.5.4 Kultivierung von Zelllinien 3.6 Tierexperimentelle Methoden 3.6.1 Genotypisierung 3.6.2 Haltung 3.6.3 Hautbiopsie 3.6.4 Retroorbitale Blutentnahme und Herzpunktion 3.6.5 Injektion von LPS 3.6.6 Organentnahme 4 Ergebnisse 4.1 Generierung eines Casp1C284A-BAC-Transgens 4.1.1 Identifikation und Verifizierung des BAC-Klons 4.1.2 Klonierung des Casp1C284A-BAC-Transgens 4.1.2.1 Entfernung der wt-loxP-Stelle vom Vektorrückrat 4.1.2.2 Insertion eines Flag-Tags 4.1.2.3 Einführung der Punktmutation C284A 4.1.3 „Shaving“ des generierten Casp1C284A-BAC-Konstrukts 4.1.4 Aufreinigung des Casp1C284A-BAC-Konstrukts und Pronukleusinjektion 4.1.5 Genotypisierung der transgenen Casp1C284A Gründertiere 4.2 Charakterisierung der transgenen Casp1C284A-Tiere (tg) 4.2.1 In vitro-Stimulation von BMDCs mit LPS 4.2.2 In vivo-Stimulation der transgenen Casp1C284A-Tiere 4.3 Generierung eines konditionalen Casp1C284A-Konstrukts 4.3.1 Klonierung des Targetingvektors pSerc_Casp1C284A_Flag und des Kontroll-Targetingvektors pSerc_Casp1_Flag 4.3.2 Screening von ES-Zellen 4.3.3 Genotypisierung der Chimäre und Verpaarung mit PGK-Cre Tieren 4.3.4 Expressionsanalyse der R26_Casp1C284A del-Tiere 4.3.5 In vivo-Stimulation der R26_Casp1C284A del-Tiere 5 Diskussion 5.1 Entwurf eines Mausmodells für ICE-Fieber 5.2 Konstruktion des Casp1C284A-BAC-Transgens 5.3 Identifizierung von Casp1C284A-transgenen Tieren 5.4 Funktionelle Analyse des Casp1C284A-BAC-Transgens 5.5 Konstruktion des konditionalen Mausmodells R26_Casp1C284A 5.6 Aktivierung des ki-Mausmodells R26_Casp1C284A durch Cre-mediierte Rekombination in vivo 5.7 Funktionelle Analyse des ki-Mausmodells R26_Casp1C284A 5.8 Relevanz eines Mausmodells für den Patienten 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8 Anhang A. Abbildungsverzeichnis B. Tabellenverzeichnis