BPS/IC (Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis) ist ein sehr schweres und noch weitgehend unverstandenes Krankheitsbild in der Urologie. Viele Frauen sind im Alltag durch den ständigen Harndrang und die Schmerzen stark eingeschränkt und von Depressionen betroffen. Die Aufklärung der Pathogenese ist deshalb sehr wichtig, um eine adäquate Therapie für die Betroffenen zu entwickeln und die Krankheit möglichst frühzeitig diagnostizieren zu können. Das Schwangerschaftshormon hCG (humanes Choriongonadotropin) besitzt differenzierende und wachstumsfördernde Eigenschaften und eine Rolle in der Urothelregeneration und – stabilisierung scheint möglich. Daher ist das Ziel dieser Arbeit seinen Rezeptor, den LHCGR (Luteinizing-Hormone/Choriogonadotropin Rezeptor), in der Harnblase nachzuweisen und die urothelialen und muskulären Charakteristika zwischen gesunden und an BPS/IC erkrankten Harnblasen zu vergleichen. Die Darstellung des LHCGR erfolgte auf Proteinebene mittels indirekter Immunfluoreszenz und auf mRNA-Ebene durch Standard-PCR. Es zeigten sich im Urothel von Harnblase und Ureter 5 unterschiedliche Verteilungsmuster des Rezeptors hinsichtlich seiner Expression in verschiedenen Zellschichten und seiner subzellulären Lokalisation. Je nach Urothelzustand und zwischen den Entitäten Kontroll- bzw. BPS/IC-Harnblase variierten diese Muster in ihrer Häufigkeit. In anderen Epithelien, wie dem Vaginalepithel, änderte sich die zelluläre Verteilung des LHCGR in Abhängigkeit vom Differenzierungsgrad der Zellen. Es scheint möglich, dass auch die Rezeptorexpression in Urothelzellen deren verschiedene Differenzierungszustände widerspiegelt. Dies unterstützt den für hCG vermuteten Einfluss auf die Epithelregeneration. Ein Vergleich der urothelialen Fluoreszenzintensitäten zwischen weiblichen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen zeigte eine signifikant stärkere Expression des Rezeptors bei erkrankten Patienten. Dem gegenüber war kein Unterschied im Detrusor, weder zwischen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen noch im geschlechtsspezifischen Vergleich, festzustellen. Damit scheint der Rezeptor seine Hauptaufgabe vorrangig im Urothel zu entfalten. Die Korrelationsanalysen ergaben keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Erkrankungsalter (Zeitpunkt der Diagnosestellung und Biopsieentnahme) und der LHCGR-Immunfluoreszenz. Ein endokrinologischer Einfluss auf die Rezeptorexpression wurde dadurch unwahrscheinlich und unterstützt die immer akzeptiertere Auffassung, dass BPS/IC nicht mehr mit der Menopause assoziiert ist. Neben dem Urothel und Detrusor zeigten auch Lamina propria und Gefäße von Harnblase und Ureter die Expression des LHCGR in der Immunhistochemie. Unterschiedliche Clustermuster des Rezeptors im Detrusor ließen auf die Oligomerisierung des Rezeptors schließen. Die Bedeutung dieser Zusammenschlüsse ist jedoch noch unklar, wobei unterschiedliche funktionelle Zustände des Rezeptors vermutet werden. Orientierung bieten andere Rezeptoren, die durch Dimerisierung verschiedener Rezeptorvarianten ihre Funktionalität verbessern oder verschlechtern konnten. Obwohl für keine bisher entdeckte Variante des LHCGR eine definitive Aufgabe ermittelt werden konnte, scheinen doch viele Varianten auch unterschiedliche Funktionen wahrnehmen zu können. Besonders auf der Regulierbarkeit des Rezeptors mittels interagierender Splicevarianten sollte das Augenmerk zukünftiger Studien liegen. Ob durch Komplexbildung verschiedener Varianten oder Bildung nichtfunktioneller trunkierter Rezeptoren, die Kontrollmöglichkeiten sind vielfältig und können auch auf Liganden wirken. Letztlich ließ der Nachweis des LHCGR in allen Schichten von Harnblase und Ureter eher eine globale Rolle des Rezeptors im Harntrakt des Menschen vermuten. Dazu passten auch die bereits nachgewiesenen Einflüsse seiner Liganden auf die Blasenfunktion von Hunden. Die hier vorgelegte Arbeit untersuchte zum ersten Mal die Expression des LHCGR mittels PCR und Immunhistochemie in humanen Harnblasen und Ureteren. Dabei löste sie sich von den sonst üblichen Vorstellungen einer Beziehung des Rezeptors zu Blasentumoren, Schwangerschaft oder Inkontinenz. Diagnose und Therapie von BPS/IC sind zur Zeit noch ständigen Wandlungen unterworfen und dabei entgehen viele Patienten der (frühen) Diagnosestellung und einer adäquaten Behandlung. Diese Studie sollte dazu beitragen neue Einblicke in die Pathophysiologie der Erkrankung zu erlangen, um eine kausale Therapie entwickeln zu können. Zukünftig könnten diese Ergebnisse dabei helfen die Anwendung einer sensitiven und vor allem spezifischen Diagnostik auf molekularer Ebene (mRNA - oder Proteinnachweis) zu ermöglichen.

BPS/IC (Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis) ist ein sehr schweres und noch weitgehend unverstandenes Krankheitsbild in der Urologie. Viele Frauen sind im Alltag durch den ständigen Harndrang und die Schmerzen stark eingeschränkt und von Depressionen betroffen. Die Aufklärung der Pathogenese ist deshalb sehr wichtig, um eine adäquate Therapie für die Betroffenen zu entwickeln und die Krankheit möglichst frühzeitig diagnostizieren zu können. Das Schwangerschaftshormon hCG (humanes Choriongonadotropin) besitzt differenzierende und wachstumsfördernde Eigenschaften und eine Rolle in der Urothelregeneration und – stabilisierung scheint möglich. Daher ist das Ziel dieser Arbeit seinen Rezeptor, den LHCGR (Luteinizing-Hormone/Choriogonadotropin Rezeptor), in der Harnblase nachzuweisen und die urothelialen und muskulären Charakteristika zwischen gesunden und an BPS/IC erkrankten Harnblasen zu vergleichen. Die Darstellung des LHCGR erfolgte auf Proteinebene mittels indirekter Immunfluoreszenz und auf mRNA-Ebene durch Standard-PCR. Es zeigten sich im Urothel von Harnblase und Ureter 5 unterschiedliche Verteilungsmuster des Rezeptors hinsichtlich seiner Expression in verschiedenen Zellschichten und seiner subzellulären Lokalisation. Je nach Urothelzustand und zwischen den Entitäten Kontroll- bzw. BPS/IC-Harnblase variierten diese Muster in ihrer Häufigkeit. In anderen Epithelien, wie dem Vaginalepithel, änderte sich die zelluläre Verteilung des LHCGR in Abhängigkeit vom Differenzierungsgrad der Zellen. Es scheint möglich, dass auch die Rezeptorexpression in Urothelzellen deren verschiedene Differenzierungszustände widerspiegelt. Dies unterstützt den für hCG vermuteten Einfluss auf die Epithelregeneration. Ein Vergleich der urothelialen Fluoreszenzintensitäten zwischen weiblichen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen zeigte eine signifikant stärkere Expression des Rezeptors bei erkrankten Patienten. Dem gegenüber war kein Unterschied im Detrusor, weder zwischen Kontroll – und BPS/IC-Harnblasen noch im geschlechtsspezifischen Vergleich, festzustellen. Damit scheint der Rezeptor seine Hauptaufgabe vorrangig im Urothel zu entfalten. Die Korrelationsanalysen ergaben keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Erkrankungsalter (Zeitpunkt der Diagnosestellung und Biopsieentnahme) und der LHCGR-Immunfluoreszenz. Ein endokrinologischer Einfluss auf die Rezeptorexpression wurde dadurch unwahrscheinlich und unterstützt die immer akzeptiertere Auffassung, dass BPS/IC nicht mehr mit der Menopause assoziiert ist. Neben dem Urothel und Detrusor zeigten auch Lamina propria und Gefäße von Harnblase und Ureter die Expression des LHCGR in der Immunhistochemie. Unterschiedliche Clustermuster des Rezeptors im Detrusor ließen auf die Oligomerisierung des Rezeptors schließen. Die Bedeutung dieser Zusammenschlüsse ist jedoch noch unklar, wobei unterschiedliche funktionelle Zustände des Rezeptors vermutet werden. Orientierung bieten andere Rezeptoren, die durch Dimerisierung verschiedener Rezeptorvarianten ihre Funktionalität verbessern oder verschlechtern konnten. Obwohl für keine bisher entdeckte Variante des LHCGR eine definitive Aufgabe ermittelt werden konnte, scheinen doch viele Varianten auch unterschiedliche Funktionen wahrnehmen zu können. Besonders auf der Regulierbarkeit des Rezeptors mittels interagierender Splicevarianten sollte das Augenmerk zukünftiger Studien liegen. Ob durch Komplexbildung verschiedener Varianten oder Bildung nichtfunktioneller trunkierter Rezeptoren, die Kontrollmöglichkeiten sind vielfältig und können auch auf Liganden wirken. Letztlich ließ der Nachweis des LHCGR in allen Schichten von Harnblase und Ureter eher eine globale Rolle des Rezeptors im Harntrakt des Menschen vermuten. Dazu passten auch die bereits nachgewiesenen Einflüsse seiner Liganden auf die Blasenfunktion von Hunden. Die hier vorgelegte Arbeit untersuchte zum ersten Mal die Expression des LHCGR mittels PCR und Immunhistochemie in humanen Harnblasen und Ureteren. Dabei löste sie sich von den sonst üblichen Vorstellungen einer Beziehung des Rezeptors zu Blasentumoren, Schwangerschaft oder Inkontinenz. Diagnose und Therapie von BPS/IC sind zur Zeit noch ständigen Wandlungen unterworfen und dabei entgehen viele Patienten der (frühen) Diagnosestellung und einer adäquaten Behandlung. Diese Studie sollte dazu beitragen neue Einblicke in die Pathophysiologie der Erkrankung zu erlangen, um eine kausale Therapie entwickeln zu können. Zukünftig könnten diese Ergebnisse dabei helfen die Anwendung einer sensitiven und vor allem spezifischen Diagnostik auf molekularer Ebene (mRNA - oder Proteinnachweis) zu ermöglichen.

Die Deckzellen des Urothels sind die einzigen Zellen, die mit dem Urin über einen längeren Zeitraum in direktem Kontakt stehen. Ihre apikale Plasmamembran weist ein facettiertes Aussehen auf und hat dicht gepackte Uroplakin III Moleküle eingelagert, die durch Ausbildung von hexagonalen Proteinkomplexen entscheidend sind für die hohe chemische Resistenz, gegen die zum Teil zellschädigende Zusammensetztung des Urins. Unterhalb der apikalen Plasmamembran befinden sich zahlreiche diskuide Vesikel. Diese entsprechen in ihrem molekularen Membranaufbau der apikalen Membran und können als präapikale Reservemembran angesehen werden, die bei Bedarf in die apikale Plasmamembran eingebaut werden kann. In der vorliegenden Arbeit ist untersucht worden, in wieweit SNARE-Proteine für die Fusion zwischen den diskuiden Vesikeln und der apikalen Plasmamembran von Bedeutung sind. In Immunoblotanalysen wurde das Vorkommen von Synaptobrevin, Syntaxin, SNAP23, NSF und alpha,beta-SNAP gezeigt und es konnte in Immunopräzipitationen die Ausbildung des SNARE-Haftkomplexes nachgewiesen werden. Immunfluoreszenzuntersuchungen und Immunogoldmarkierungen bestätigten das Vorhandensein von SNARE-Proteinen und wiesen durch das subzelluläre Verteilungsmuster der Proteine auf einen kombinierten homotypischen und heterotypischen Fusionsmechanismus hin. Hinweise auf eine mit der Fusion der Vesikel gleichgeschaltete Endozytose wurden nicht gefunden, das Abknospen von Membranbestandteilen der apikalen Zellmembran konnte jedoch ultrastrukturell gezeigt werden. Ein weiterer Hinweis auf eine möglicherweise kontinuierliche Erneuerung der apikalen Zellmembran der Deckzellen konnte durch den Nachweis von Uroplakin III im Urin von gesunden Probanden gebracht werden. In einem Zentrifugationsexperiment wurde Uroplakin III in Fraktionen von Membranaggregaten sehr unterschiedlicher Größe nachgewiesen, was die ultrastrukturellen Befunde, die das Abknospen sowohl von einzelnen Vesikeln, wie auch von größeren Membranbestandteilen zeigten, bestätigt. / The luminal surface of the bladder epitehlium is continuously exposed to the urine that differs in ionic composition and osmolarlity from blodd. The apical plasma membrane of facet cells, facing the urine, is covered with rigid-looking plaques consisting of hexagonal uroplakin-particles. Together with tight junctions these plaques form a specialized membrane compartment that represents one of the tightest and most impermeable barrier of the body. Plaques also occur in the membrane of cytoplasmic discuid vesicles. Here we show that synaptobrevin, SNAP23, syntaxin, NSF and alpha/beta-SNAP are perfectly colocalized with uroplakin III at the apical plasma membrane and with the membrane of discuid vesicles. This distribution suggest that discuid vesicles of a homotypic and heterotypic fusion events. Furthermore we detected uroplakin III containing membranes of different size in the urine of healthy humans and rats. probably facet cells maintain their permeability barrier by a process of membrane renewal where pieces of the apical membrane are continuously taken off by freshly fused discuid vesicles.

Objectives: The mucosa of human detrusor strips impairs catecholamine-induced relaxation. In order to elucidate which signal transduction pathways are involved in this cross talk between the mucosa and detrusor, we have studied the effects of several pharmacological agonists and antagonists on noradrenaline-mediated relaxation in intact and mucosa-denuded detrusor strips. Patients and Methods: Strips of detrusor tissue were obtained from patients who had undergone cystectomy for bladder cancer and were set up for force measurement. KCl- or carbachol-precontracted strips were relaxed with increasing concentrations of noradrenaline in the absence and in the presence of nitric oxide synthase inhibitor, L-NAME; P2X-receptor antagonist, PPADS; ET A -receptor antagonist, BQ-123; ET B -receptor antagonist, BQ-788; cyclooxygenase inhibitor, diclofenac; AT 1 -receptor antagonist, candesartan; and NK 1 -receptor antagonist, L-703,606. Results: In intact strips, KCl-stimulated force was enhanced by all blockers; carbachol-stimulated force increased with L-703,606. In denuded strips, only L-NAME augmented the KCl-stimulated contraction. Noradrenaline relaxed the precontracted detrusor strips to a significantly larger extent and at lower concentrations in denuded than in intact strips. L-NAME, PPADS and BQ-123/BQ-788 had little effect on noradrenaline-induced relaxation, whereas diclofenac, candesartan and L-703,606 sensitized intact carbachol-stimulated detrusor strips to noradrenaline-induced relaxation. Conclusion: Inhibition of the noradrenaline-induced relaxation of precontracted human detrusor strips by the mucosa is attenuated by diclofenac, candesartan and L-703,606 suggesting the involvement of prostanoids, angiotensin and neurokinin pathways. Further experiments are required to unravel the exact mechanisms.

Background: In addition to conventional chemotherapeutics, nucleic acid-based therapeutics like antisense oligodeoxynucleotides (AS-ODN) represent a novel approach for the treatment of bladder cancer (BCa). An efcient delivery of AS-ODN to the urothelium and then into cancer cells might be achieved by the local application of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT). In the present study, pristine MWCNT and MWCNT functionalized with hydrophilic moieties were synthesized and then investigated regarding their physicochemical characteristics, dispersibility, biocompatibility, cellular uptake and mucoadhesive properties. Finally, their binding capacity for AS-ODN via hybridization to carrier strand oligodeoxynucleotides (CS-ODN), which were either non-covalently adsorbed or covalently bound to the diferent MWCNT types, was evaluated. Results: Pristine MWCNT were successfully functionalized with hydrophilic moieties (MWCNT-OH, -COOH, -NH2, -SH), which led to an improved dispersibility and an enhanced dispersion stability. A viability assay revealed that MWCNTOH, MWCNT-NH2 and MWCNT-SH were most biocompatible. All MWCNT were internalized by BCa cells, whereupon the highest uptake was observed for MWCNT-OH with 40% of the cells showing an engulfment. Furthermore, all types of MWCNT could adhere to the urothelium of explanted mouse bladders, but the amount of the covered urothelial area was with 2–7% rather low. As indicated by fuorescence measurements, it was possible to attach CS-ODN by adsorption and covalent binding to functionalized MWCNT. Adsorption of CS-ODN to pristine MWCNT, MWCNT-COOH and MWCNT-NH2 as well as covalent coupling to MWCNT-NH2 and MWCNT-SH resulted in the best binding capacity and stability. Subsequently, therapeutic AS-ODN could be hybridized to and reversibly released from the CS-ODN coupled via both strategies to the functionalized MWCNT. The release of AS-ODN at experimental conditions (80 °C, bufer) was most efective from CS-ODN adsorbed to MWCNT-OH and MWCNT-NH2 as well as from CS-ODN covalently attached to MWCNT-COOH, MWCNT-NH2 and MWCNT-SH. Furthermore, we could exemplarily demonstrate that AS-ODN could be released following hybridization to CS-ODN adsorbed to MWCNT-OH at physiological settings (37 °C, urine). Conclusions: In conclusion, functionalized MWCNT might be used as nanotransporters in antisense therapy for the local treatment of BCa.

Background: In addition to conventional chemotherapeutics, nucleic acid-based therapeutics like antisense oligodeoxynucleotides (AS-ODN) represent a novel approach for the treatment of bladder cancer (BCa). An efcient delivery of AS-ODN to the urothelium and then into cancer cells might be achieved by the local application of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT). In the present study, pristine MWCNT and MWCNT functionalized with hydrophilic moieties were synthesized and then investigated regarding their physicochemical characteristics, dispersibility, biocompatibility, cellular uptake and mucoadhesive properties. Finally, their binding capacity for AS-ODN via hybridization to carrier strand oligodeoxynucleotides (CS-ODN), which were either non-covalently adsorbed or covalently bound to the diferent MWCNT types, was evaluated. Results: Pristine MWCNT were successfully functionalized with hydrophilic moieties (MWCNT-OH, -COOH, -NH2, -SH), which led to an improved dispersibility and an enhanced dispersion stability. A viability assay revealed that MWCNTOH, MWCNT-NH2 and MWCNT-SH were most biocompatible. All MWCNT were internalized by BCa cells, whereupon the highest uptake was observed for MWCNT-OH with 40% of the cells showing an engulfment. Furthermore, all types of MWCNT could adhere to the urothelium of explanted mouse bladders, but the amount of the covered urothelial area was with 2–7% rather low. As indicated by fuorescence measurements, it was possible to attach CS-ODN by adsorption and covalent binding to functionalized MWCNT. Adsorption of CS-ODN to pristine MWCNT, MWCNT-COOH and MWCNT-NH2 as well as covalent coupling to MWCNT-NH2 and MWCNT-SH resulted in the best binding capacity and stability. Subsequently, therapeutic AS-ODN could be hybridized to and reversibly released from the CS-ODN coupled via both strategies to the functionalized MWCNT. The release of AS-ODN at experimental conditions (80 °C, bufer) was most efective from CS-ODN adsorbed to MWCNT-OH and MWCNT-NH2 as well as from CS-ODN covalently attached to MWCNT-COOH, MWCNT-NH2 and MWCNT-SH. Furthermore, we could exemplarily demonstrate that AS-ODN could be released following hybridization to CS-ODN adsorbed to MWCNT-OH at physiological settings (37 °C, urine). Conclusions: In conclusion, functionalized MWCNT might be used as nanotransporters in antisense therapy for the local treatment of BCa.