Stressfaktoren begegnen uns sehr häufig in unserem tagtäglichen Leben und können sowohl positive als auch negative Effekte auf unser Wohlbefinden haben. Während akuter Stress motivierend oder auch leistungssteigernd wirken kann, wird chronischer Stress meist zur Belastung. Langanhaltender Stress wurde bereits mehrfach mit psychischen Erkrankungen wie Depressionen, aber auch systemischen Erkrankungen wie Diabetes in Verbindung gebracht. Der Körper reagiert auf Stress über eine Aktivierung des endokrinen Stresssystems, welches über das Gehirn gesteuert wird und gezielt die Ausschüttung von Stresshormonen kontrolliert. Diese Hormone ermöglichen beispielsweise den erhöhten Energiebedarf bei Stress und regulieren andererseits ihre eigene Aktivität über ein negatives Feedback. Die Stressantwort ist demnach ein essenzielles Netzwerk verschiedener Organe und bedarf einer genauen Regulierung. Es konnte gezeigt werden, dass chronischer Stress oder frühkindlicher Stress dieses System dauerhaft verändern kann, was eine erhöhte Wahrscheinlichkeit einer späteren Erkrankung zur Folge haben kann. Die zugrundeliegenden Ursachen hierfür sind bis heute nicht vollständig geklärt. Eine Theorie besagt, dass Stammzellen in endokrinen Drüsen einen Anteil an chronischen Veränderungen haben könnten. Es wurde bereits gezeigt, dass der Hypothalamus, die Hypophyse und die Nebennierenrinde Stammzellen aufweisen. Die Funktion dieser Stammzellen ist noch nicht vollständig aufgeklärt und insbesondere der Einfluss von Stress auf diese Zellen oder der Zellen auf die Stressantwort ist weitestgehend unbekannt. Die Stammzellen der Organe weisen unterschiedliche Merkmale auf und sind nicht direkt miteinander vergleichbar. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass sie durch einen Signalweg reguliert werden, den YAP/TAZ Signalweg, welcher zuvor bereits mit Stress und Belastungsstörungen in Verbindung gebracht wurde. Das Ziel dieser Studie war demnach, aufzuklären, ob dieser Signalweg in Hypophyse und Nebennierenrinde durch Stress beeinflusst wird und ob dies eine Regulation der Stammzellen in den jeweiligen Organen zur Folge hat. Die Regulierung der Stammzellpopulationen wurde zunächst in einem Stressmodell charakterisiert. Anschließend wurden molekulare Methoden, wie RT-qPCR, RNAscope mRNA in situ Hybridisierung, Western Blot und Immunofluoreszenz, für weitere Analysen herangezogen. Stammzellen des Nebennierencortex und der Hypophyse wurden zusätzlich in vitro kultiviert, um ihre Regulierung weiter zu analysieren. Es wurde zuerst der YAP/TAZ Signalweg im Detail in der Nebennierenrinde analysiert. Es konnte aufgezeigt werden, dass die Komponenten des Signalwegs zwar in der ganzen Nebennierenrinde exprimiert wurden, der Transkriptionsfaktor YAP hingegen hauptsächlich in den äußersten Zellschichten aktiv war, wo auch die Stammzellen lokalisiert sind. YAP und auch klassische Zielgene wie Ctgf wurden außerdem in den Zellen gefunden, welche in vorherigen Studien durch spezifische Marker als Vorläuferzellen oder Stammzellen definiert wurden. Ein anschließend durchgeführtes Stressexperiment zeigte auf, dass insbesondere Ctgf vermehrt in der Stammzellnische exprimiert wurde. Die Vorläuferzellen in der Nebennierenrinde werden normalerweise hauptsächlich durch den WNT Signalweg reguliert, welcher durch Stress inhibiert wurde. Da dies in vorherigen Studien als wichtiger Schritt zur Neubildung von Zellen aus den Vorläuferzellen aufgezeigt wurde, wurden zusätzlich Nebennieren von Glucocorticoid-behandelten Mäusen analysiert, welche eine Nebennierenrindenatrophie und verringerte Zelldifferenzierung aufzeigten. Diese zeigten eine dem Stress gegensätzliche Aktivität der beiden Signalwege auf. In einem Zellkulturmodell konnte aufgezeigt werden, dass die Regulation der beiden Signalwege während des Differenzierungsprozesses in vitro die Regulation der Signalwege während der Stressantwort in vivo widerspiegelten. Dasselbe Stressprotokoll wurde dann herangezogen, um die Regulation des YAP/TAZ Signalweges in der Adenohypophyse zu analysieren. Die Stammzellpopulation in der Hypophyse wird generell durch den Marker SOX2(+) definiert und wird unter anderen durch den YAP/TAZ Signalweg reguliert. Wiederholter Stress führte zu einer stark erhöhten Genexpression klassischer YAP/TAZ Zielgene, Ctgf und Cyr61. Beide wurden in den SOX2(+) Zellen der Adenohypophyse exprimiert, was einen potenziellen Einfluss von Stress auf SOX2(+) Zellen suggerierte. Die Daten ließen aber vermuten, dass diese Zellen keine erhöhte Proliferations- oder Differenzierungsrate aufwiesen. Vielmehr zeigten in vitro Studien auf, dass SOX2(+) Zellen CTGF ausschütteten, um potenziell über parakrine Signalwege benachbarte Zellen zu beeinflussen. Weitere Untersuchungen legten dar, dass Glucocorticoide die Ctgf Expression und Ausschüttung des Signalpeptids in den SOX2(+) Zellen vermehrt anregten. Diese Ergebnisse deuten also darauf hin, dass das negative Feedback von der Nebenniere in Stress auch Stammzellen in der Hypophyse beeinflussen könnte, welche wiederum eine Rolle in der Regulation der hormonproduzierenden Zellen über parakrine Signalwege haben könnten. Zusammenfassend demonstriert die vorliegende Arbeit, dass Stress einen Einfluss auf Signalwege in der endokrinen Stressachse haben kann, welche Vorläuferzellpopulationen in verschiedenen Organen beeinflussen können. Dies kann verschiedene Konsequenzen für das jeweilige Organ haben und Vorläuferzellen könnten so die Stressantwort im Allgemeinen beeinflussen. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass ein weitreichenderes Verständnis der Regulation von Stammzellen in Stress helfen könnte, die zugrundeliegenden Ursachen der Krankheitsentstehung in Folge von chronischem oder frühkindlichem Stress zu verstehen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:78813 |
| Date | 12 April 2022 |
| Creators | Berger, Ilona |
| Contributors | Bornstein, Stefan, Le Tissier, Paul, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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