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| Höcker, Michael : Differentielle Regulation von Schlüsselgenen der gastralen Säuresekretion durch Gastrin, oxidativen Stress und Helicobacter pylori: Identifikation und Charakterisierung beteiligter Signalwege,Transkriptionsfaktoren und regulatorischer Promotorelemente. |
Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Hepatologie, Gastroenterologie, Diabetologie und Stoffwechsel, Universitätsklinikum Charité, Campus Virchow-Klinikum,
Humboldt Universität zu Berlin
zur Erlangung der Lehrbefähigung für das Fach Innere Medizin
vorgelegt
dem Rat der Medizinischen Fakultät der Humboldt Universität zu Berlin
Dekan: Prof. Dr. med. Dr. med. h.c. Roland Felix
Gutachter:
Gutachter 1: Prof. Dr. med. P. Malfertheiner, Magdeburg
Gutachter 2. Prof. Dr. med. M. Kist, Freiburg
Eingereicht am 16.03.2001
Verleihung der Lehrbefähigung: 26.03.2002
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Die transkriptionelle Aktivierung des HDC Gens sowie des Chromogranin A Gens in ECL-Zellen der Magenmucosa repräsentiert einen zentralen Mechanismus der Säureregulation durch Gastrin und scheint ausserdem Bedeutung für die Pathogenese der gastroduodenalen Ulkuskrankheit zu haben. Unsere Untersuchungen identifizieren erstmals die molekularen Mechanismen der Gastrin-abhängigen Regulation beider Gene und definieren die beteiligten Transkriptionsfaktoren, regulatorischen DNA-Elemente und intrazellulären Signalwege. Des weiteren wurde durch transgene Untersuchungen die transkriptionelle Regulation des ChromograninA Gens in vivo bestätigt und die neuroendokrin-spezifische Expression eines 4.8kB-langen CgA-Promotorfragmentes demonstriert. Als pathobiologisch relevante Aktivatoren des HDC Gens konnten oxidativer Stress sowie die H. pylori Infektion identifiziert und hinsichtlich ihrer molekularen Wirkungen auf das Schlüsselgen der Histaminsynthese im Magen charakterisiert werden. Diese Ergebnisse dokumentieren einen potentiellen Mechanismus für die Interaktion beider Stimuli mit den physiologischen Regelkreisen der Magensäureregulation und können durch die Definition neuer molekularer Angriffspunkte möglicherweise zur Entwicklung innovativer Therapieansätze beitragen.
Schlagwörter:
Gastrin, Histidinedekarboxylase Gen, Chromogranin A Gen, Magensäure, Ulkuskrankheit, transgene Mäuse, oxidativer Streß, Helicobacter pylori
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Transcriptional activation of the genes encoding histidine decarboxylase and chromogranin A represents a key mechanism of gastrin-dependent acid regulation and also appears to be involved in the pathogenesis of gastroduodenal ulcer disease. Our results for the first time identify the molecular mechanisms underlying gastrin-dependent activation of both genes, and define the transcription factors, regulatory DNA elements and signal transduction pathways involved in this process. Furthermore, transgenic studies confirmed the principle of gastrin-dependent transcriptional activation of the chromogranin A gene in vivo, and demonstrated neuroendocrine-specific expression of a 4.8kB-CgA promotor fragment. In addition, the pathobiological stimuli oxidative stress and H. pylori were molecularly characterized regarding their activating effects on the key gene of gastric histamine sythesis. These results provide potential mechanisms for the interaction of both stimuli with regulatory circuits of gastric acid secretion, and can probably contribute via definition of new molecular targets to the development of inovative therapeutic strategies.
Keywords:
Gastrin, histidine decarboxylase gene, chromogranin A gene, gastric acid, gastroduodenal ulcer disease, transgenic mice, oxidative stress, Helicobacter pylori
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| Titelseite | Differentielle Regulation von Schlüsselgenen der gastralen Säuresekretion durch Gastrin, oxidativen Stress und Helicobacter pylori: Identifikation und Charakterisierung beteiligter Signalwege,Transkriptionsfaktoren und regulatorischer Promotorelemente. |
| 1 | Hintergrund |
| 1.1 | Physiogische Mechanismen der Säureregulation |
| 1.2 | Pathophysiologische Bedeutung des gastralen Histaminmetabolismus |
| 1.3 | Literatur |
| 2 | Ziele der Untersuchung |
| 3 | Ergebnisse und Diskussion |
| 3.1 | Analyse des molekularen Sekretionsapparates gastraler ECL-Zellen |
| 3.2 | Regulation der gastralen HDC-mRNA Expression in vivo |
| 3.3 | Charakterisierung der Gastrin-responsiven Region des HDC-Promotors |
| 3.4 | Analyse der HDC-aktivierenden Signaltransduktionswege |
| 3.5 | Gastrin und CgA-Promotorregulation |
| 3.6 | Gewebe-spezifische Aktivierung und Gastrin-abhängige Regulation des CgA-Promotors in transgenen Mäusen |
| 3.7 | Inhibition der CgA-Promoteraktivität durch Interferon- |
| 3.8 | Oxidativer Stress und HDC-Genregulation |
| 3.9 | Helicobacter pylori und HDC-Genregulation |
| 4 | Zusammenfassung und Ausblick |
| Danksagung | |
| Lebenslauf | |
| Bibliographie | Verzeichnis der Originalarbeiten mit direkter Relevanz zur Habilitationsschrift |
Abbildungsverzeichnis | |
| Abb. 1. | Schematische Darstellung der Promotorelemente und Transkriptionsfaktoren, die an der Vermittlung des Gastrineffektes auf den hHDC Promotor beteiligt sind. Abkürzungen: GAS-RE-BPs = Gastrin-responsive Element Binding Proteins; HDC-GAS-RE = HDC-Gastrin-responsives Element; TATA = TATA-Box. Weitere Einzelheiten siehe Text. |
| Abb. 2 | Schematische Struktur des mCgA4.8kB-Luc Konstruktes. Abkürzungen: GAS-RE: Gastrin-responsive Element; TATA= TATA-Boy Element; Restriktionsenzym Schnitstellen: PvU II; BamHI; XhoI; HindIII; Die Klammern im Bereich der Luciferase Sequenz bezeichnen Genabschnitte, die in PCR-Assays odern durch „southern Blot Analyse“ detektiert wurden. |
| Abb. 3 | Gewebespezifische Expression des CgA4.8kB-Luciferase Transgens. Dargestellt sind die, der Expression des Transgens entsprechenden Luciferase Aktivitäten in verschiedenen Organen transgener Mäuse. Die in (A) und (B) dargestellten Daten entsprechen hierbei den Expressionswerten zweier unabhängiger Mauslinien. |
| Abb. 4. | Schematische Darstellung der molekularen Interaktionen von Hp mit Epitelzellen des Magens. Abkürzungen: TF1 und TF2 = Transkriptionsfaktor 1 und 2; GAS-RE-BPs=Gastrin-responsive Element Binding Proteins; IL-8=Interleukin 8. Weitere Einzelheiten siehe Text. |
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