Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 16/19 Archiv
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Zusammenfassung Die enteropathogenen Yersinia-Arten Y. enterocolitica und Y. pseudotuberculosis verursachen neben Enteritiden und Enterokolitiden auch extraintestinale Erkrankungen wie reaktive Arthritis oder Erythema nodosum. In ihrem Infektionsverlauf zeigen sich allerdings zwischen diesen beiden Arten Unterschiede. So erfolgt eine Dissemination von Y. pseudotuberculosis meist in Form einer mesenterialen Lymphadenitis, im Falle von Y. enterocolitica hingegen kommt es zusätzlich zum Befall und zur Schädigung der weiter proximal und distal gelegenen Darmabschnitte im Sinne einer Enterokolitis. Bislang ist nicht geklärt, wodurch diese Unterschiede im Infektionsverlauf bedingt sind. Das Virulenzplasmid der enteropathogenen Yersinien kodiert für verschiedene Virulenzfaktoren, unter anderem für das Yersinia-Adhäsin YadA. Zwischen den YadA-Varianten der beiden Yersinia-Spezies und ihrer Serovare finden sich Unterschiede in der Aminosäuresequenz, die als Ursache für Unterschiede im Bindungsverhalten der Bakterien an EZM-Proteine diskutiert werden. Da die Bindung an Wirtsgewebe einen entscheidenden Schritt in der Pathogenese einer bakteriellen Infektion darstellt, könnten diese Unterschiede in YadA verantwortlich für die unterschiedlichen Infektionsmuster sein. Um dies zu klären, wurden yadA-Varianten und -Hybride aus beiden Arten in Y. enterocolitica Serotyp O:8, Stamm WA-314 als definiertem Expressionsprototyp eingebracht. Die verschiedenen Varianten wurden hinsichtlich ihres Bindungsverhaltens an immobilisierte EZM-Proteine und ihr Adhärenz- und Invasionsverhalten an HeLa-Zellen untersucht. Hierbei fand sich eine signifikant stärkere Bindung von Mutanten mit einem YadAent an Kollagen I und Fibronektin. In der Adhärenz an HeLa-Zellen konnte dieser Unterschied nicht dargestellt werden, aber alle yadA-positiven Stämme zeigten eine stärkere Adhärenz als die yadA-negativen Kontroll-Mutante. Allerdings ließ sich kein Unterschied der Zellinvasivität in HeLa-Zellen verglichen mit der Negativkontrolle nachweisen. Außerdem wurden zum Vergleich yadA-Knock-out-Mutanten von zwei Y. pseudotuberculosis-Stämmen erstellt. Diese wurden gemeinsam mit ihren Wildtyp-Stämmen mit den o. g. genannten Y. enterocolitica WA-314-Mutanten im oralen Mausinfektionsmodell verglichen. Hierbei fand sich kein Unterschied in der Virulenz zwischen den yadA-positiven und yadA-negativen Y. pseudotuberculosis-Stämmen. Hingegen war die yadA-Deletions-Mutante von Y. enterocolitica WA-314 nicht mausvirulent im Gegensatz zu den yadA-positiven Y. enterocolitica WA-314-Mutanten. Zusammenfassung ___________________________________________________________________________ 118 Die Ergebnisse der histologischen Auswertung von Milz und Peyerschen Plaques weisen auf einen unterschiedlichen Infektionsverlaufs von Y. enterocolitica im Vergleich zu Y. pseudotuberculosis hin. Allerdings zeigte sich auch hier, dass Unterschiede im Infektionserlauf für Y. enterocolitica WA-314 im Mausmodell nicht von der exprimierten YadA-Variante abhängig sind. Es zeigte sich, dass das yadA-Gen von verschiedenen Yersinia-Spezies, Serotypen und Stämmen nach Übertragung auf Y. enterocolitica WA-314 im vergleichenden Mausinfektionsmodell keinen Virulenzunterschied deutlich machte. Zudem konnte die Kopfregion, unter Nutzung der homologen Sequenzen im Konnektor-Bereich, ohne Virulenzminderung ausgetauscht werden. Zudem zeigte sich in dieser Arbeit, in Einklang mit Erkenntnissen, wonach die Kopfregion die EZM-Bindung vermittelt, dass nach einem solchen Austausch das Bindungsverhalten an Kollagen I und Fibronektin durch die Kopfregion bestimmt wurde. Die Analyse der Adhärenz an HeLa-Zellen zeigte allerdings, dass eine stärkere Kollagen I- und Fibronektin-Bindung nicht mit einer stärkeren Zellbindung einhergeht und somit kein ausreichender Prediktor für die Zellbindungsfähigkeit ist. Die Auswertung der Mausinfektionsversuche bestätigen, dass YadA für die Virulenz von Y. enterocolitica entscheidend ist, wohingegen Y. pseudotuberculosis auch ohne YadA seine volle Mausvirulenz behält. YadA, das für Y. enterocolitica ein wichtiger Virulenzfaktor ist, kann unter gewissen Voraussetzungen, wie für Y. pestis nachgewiesen, auch nachteilhaft für das Überleben im Wirt sein. Für Y. pseudotuberculosis könnten andere Virulenzfaktoren eine wichtigere Rolle spielen als YadA.
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Der humane Mas-related gene X1 (hMrgX1)-Rezeptor ist ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor, der selektiv in nozizeptiven Spinalganglienneuronen exprimiert wird. Eine spezifische Aktivierung des Rezeptors durch das Proenkephalin-Spaltprodukt BAM8-22 (bovine adrenal medulla 8-22) wird als schmerzhaft wahrgenommen. Damit stellt der hMrgX1-Rezeptor eine neue molekulare Zielstruktur für eine potentiell nebenwirkungsarme, analgetische Therapie dar. Trotz dieses Potentials sind die pro-algetischen Signalwege des hMrgX1-Rezeptors bislang nicht verstanden. Der MrgX1-Rezeptor entwickelte sich unter hohem positivem Selektionsdruck und kommt nur in Primaten vor. Trotzdem wurden die nicht-homologen MrgC-Rezeptoren der Nagetiere zur Analyse des hMrgX1-Rezeptors verwendet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher zunächst vergleichende Ligandenprofile des hMrgX1- und der MrgC-Rezeptoren aus Maus und Ratte erstellt. Dabei wurden deutliche Unterschiede offensichtlich, da der hMrgX1-Rezeptor exklusiv von BAM8-22 aktiviert wurde, während die MrgC-Rezeptoren durch weitere Liganden, u. a. Spaltprodukte des Proopiomelanocortins, z. T. sogar effizienter aktiviert wurden. Zudem konnte gezeigt werden, dass die MrgC-vermittelte Ca2+-Mobilisation auf Grund einer β-Arrestin-abhängigen Rezeptorendozytose deutlich desensitisierte, während der hMrgX1-Rezeptor resistent gegenüber dieser Liganden-induzierten Regulation war. Daher können die MrgC-Rezeptoren der Nagetiere nicht als Modellsytem für den hMrgX1-Rezeptor verwendet werden, so dass in dieser Arbeit weiterführend Signalwege des hMrgX1-Rezeptors in Spinalganglienneuronen-ähnlichen F11-Zellen und primären Spinalganglienneuronen untersucht wurden. Dabei zeigte sich eine duale funktionelle Regulation des etablierten pro-algetischen TRPV1 (transient receptor potential cation channel vanilloid 1)-Ionenkanals. Zum einen sensitisierte der hMrgX1-Rezeptor den TRPV1 über einen etablierten, Proteinkinase C-abhängigen Signalweg. Zum anderen zeigte sich eine direkte hMrgX1-mediierte Aktivierung des TRPV1. Dieser Regulationsmechanismus wurde durch eine Phospholipase C (PLC)-β-induzierte Produktion des endogenen TRPV1-Liganden Diacylglycerol und durch die Degradation des tonisch TRPV1-inhibierenden PLC-β-Substrates Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat vermittelt. Neben der TRPV1-Modulation induzierte der hMrgX1-Rezeptor die Expression verschiedener Gene, deren zentrale Bedeutung bei der inflammatorischen und neuropathischen Schmerzchronifizierung etabliert ist. Einerseits wurde eine hMrgX1-induzierte Phosphorylierung der extracellular signal-regulated kinases 1/2 beobachtet, die in einer Aktivierung von serum response factor-abhängigen Reportergenkonstrukten und in der Induktion von c-Fos auf mRNA- und von early growth response protein 1 auf mRNA- und Proteinebene resultierte. Andererseits zeigte sich die transkriptionelle Ca2+/Calcineurin-abhängige Aktivierung des nuclear factor of activated t cells, die in der Induktion des CCR2 (chemokine receptor 2) auf mRNA- und Proteinebene resultierte. Somit konnte erstmalig ein physiologischer Induktor des CCR2 in Spinalganglienneuronen beschrieben werden. Weiterhin wurde nach der Etablierung der endogenen Proteinexpression des hMrgX1-Rezeptors in LAD2-Mastzellen eine BAM8-22-induzierte Freisetzung des CCR2-Agonisten chemokine ligand 2 ermittelt, so dass der hMrgX1-Rezeptor die parakrine Stimulation von nozizeptiven Spinalganglienneuronen durch Mastzellen fördern könnte. Diese Dissertation trägt somit zum besseren molekularen Verständnis akuter und chronischer pro-algetischer Funktionen des hMrgX1-Rezeptors bei und könnte damit die Entwicklung neuer analgetischer Wirkstoffe ermöglichen.
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In dieser Doktorarbeit werden drei Metabolomics-Studien der KORA Kohorte behandelt. Das Ziel dieser Doktorarbeit war, ein besseres Verständnis der Rolle des Metabolismus von komplexen Phänotypen anhand von Unterschieden im Blutbild, des Geschlechts und anhand von Veränderungen des Metabolitenprofils bei multifaktoriellen Krankheiten wie Typ 2 Diabetes mellitus zu erhalten. Um Artefakte auszuschließen wurden strikte Qualitätskontrollen aller gemessenen Metaboliten durchgeführt. Durch die Analyse von Blutplasma und -serum von 377 Personen konnten wir zeigen, dass die Konzentrationen der Metaboliten in Blutplasma und -serum stark korrelieren und darüber hinaus eine hohe Reproduktionsrate zeigen, bei der Blutplasma besser abschneidet. Im Gegensatz dazu zeigt das Blutserum höhere Metabolitenkonzentrationen und könnte deswegen besser für den Nachweis von Konzentrationsunterschieden geeignet sein. Ein weiteres Ergebnis dieser Doktorarbeit war der Nachweis von signifikanten geschlechtsspezifischen Unterschieden der Konzentrationen von 102 der ausgewerteten 131 Metaboliten. Dabei wurden die Daten von mehr als 3300 Personen der KORA Kohorte verwendet und die Analysen einer konservativen Bonferroni-Korrektur unterzogen. Darüber hinaus identifizierten wir potentielle Biomarker für Prä-Diabetes durch die Analyse von 140 Metaboliten in nüchtern abgegebenen Blutseren von 4297 Personen der KORA Kohorte. Wir konnten zeigen, dass Personen mit gestörter Glukosetoleranz (IGT) signifikant unterschiedliche Konzentrationen von drei Metaboliten (Glycin, lysoPhosphatidylcholine (LPC) 18:2 und acetylcarnitine) im Vergleich zu gesunden Personen aufweisen. Darüber hinaus konnten wir nachweisen, dass geringere Konzentrationen der Metaboliten Glycin und LPC bei Probanden mit Typ 2 Diabetes oder IGT vorhanden sind. Die in dieser Studie identifizierten Metaboliten sind biologisch unabhängig von zuvor entdeckten Diabetes Risikofaktoren. Durch weitere Analysen und die Einbeziehung systembiologischer Ansätze entdeckten wir sieben Diabetesrisiko Susseptibilitätsgene, welche durch Expressionsdaten bestätigt wurden. Metabolomics welches auf der Analyse von Stoffwechselzwischen- und Endprodukten basiert, ist eine wertvolle Methode besonders in der biomedizinischen Forschung, um Krankheitsmechanismen aufzuklären. Nachdem angemessene Qualitätskontrollen etabliert und der Einfluss von komplexen Störfaktoren (z.B. das Geschlecht) aufgeklärt wurden, konnte der Zusammenhang zwischen Krankheit und Metabolismus weiter an Klarheit gewinnen. Die Entdeckungen in unserer T2D Studie zeigen, dass die Analyse von Konzentrationsprofilen helfen kann neue Krankheitsrisikomarker genauso wie neue Wirkungspfade zu identifizieren, die möglicherweise das Ziel zur Heilung einer Krankheit sein könnten.
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Die Pathophysiologie des Schädel-Hirn-Traumas folgt einer zweistufigen zeitlichen Dynamik. Im Moment des Traumas entsteht durch die bloße mechanische Schädigung des Hirnparenchyms der primäre Hirnschaden. Gleichzeitig werden sekundäre Mechanismen in Gang gesetzt, die mit einer zeitlichen Verzögerung zum nicht-mechanischen, sekundären Hirnschaden führen. Man geht davon aus, dass die therapeutische Beeinflussung dieser Mechanismen eine Ausdehnung des Hirnschadens verhindern könnte. Als einer dieser Mechanismen wird häufig eine Verminderung der zerebralen Durchblutung angenommen, die zu einer Ischämie des Hirngewebes führt. Da es zahlreiche Berichte über Beobachtungen intravaskulärer, zerebraler Aggregate und Mikrothromben infolge experimenteller oder klinischer Schädel-Hirn-Traumata gibt, wird vermutet, dass ein Zusammenhang zwischen beiden besteht. Dieser konnte auch in früheren Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe hergestellt werden. Um diesen Aspekt eingehend zu untersuchen, führten wir eine Reihe von Experimenten durch, in denen wir Mäuse einem experimentellen Schädel-Hirn-Trauma mittels Controlled Cortical Impact unterzogen und den Einfluss des antiaggregatorisch wirkenden Glykoprotein IIb/IIIa Antagonisten Tirofiban auf verschiedene Parameter der Pathophysiologie des Schädel-Hirn-Traumas untersuchten. Hierzu visualisierten wir mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie zunächst die posttraumatische Dynamik der Thrombozyten-Endothel-Interaktion und der Entstehung adhärierender Aggregate in der zerebralen Mikrozirkulation und überwachten dabei zahlreiche physiologische Parameter. Um eine mögliche Relevanz von Mikrothromben für die Entwicklung des sekundären Hirnschadens zu beleuchten, führten wir weitere Versuche durch, in denen wir den Einfluss der medikamentösen Thrombozytenaggregationshemmung mittels Tirofiban auf die räumliche Ausbreitung der traumatisch hervorgerufenen zerebralen Kontusion, den intrakraniellen Druck und den zerebralen Wassergehalt, ein Maß für das Hirnödem, untersuchten. Dabei konnten wir beobachten, dass in Venen die Thrombozyten-Endothel-Interaktion infolge eines Controlled Cortical Impact-Traumas überwiegend eine Tendenz zur Zunahme zeigte, die jedoch größtenteils nicht statistisch signifikant war. Lediglich für Rhodamin-gefärbte, rollende Thrombozyten ergab sich ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Zeitpunkten. Unter Tirofiban fand sich in der Frühphase nach Trauma eine im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant größere Anzahl CFDA-markierter, rollender Thrombozyten, die jedoch im Zeitverlauf abnahm. Die Aggregatlast, also die Summe der in einem Gefäß vorgefundenen Aggregatgrößen nahm nach dem Trauma zu und ließ sich, ebenso wie die Anzahl adhärierender Aggregate durch Tirofiban teilweise signifikant reduzieren. In Arterien fanden sich keine nennenswerten Befunde zur Thrombozyten-Endothel-Interaktion oder zur Dynamik der Aggregatbildung. Ein möglicher Zusammenhang zwischen Mikrothromben und einer Verminderung der zerebralen Durchblutung konnte in der vorliegenden Arbeit nicht nachgewiesen werden, denn es waren insgesamt kaum nennenswerte Beeinträchtigungen der Durchblutung in den beobachteten Gefäßen zu registrieren. In den Blutgasanalysen am Versuchsende zeigten sich Hinweise auf eine metabolische Azidose. Der mittlere arterielle Blutdruck war während des posttraumatischen Beobachtungszeitraums erhöht, mit einem transienten Höhepunkt während der Initialphase nach dem Trauma. Die Durchmesser der beobachteten Blutgefäße zeigten infolge des Traumas eine Vasodilatation, in den Arteriolen mit einer leichten zeitlichen Verzögerung. Der posttraumatische intrakranielle Druck war unter Tirofiban teilweise etwas niedriger. Das sekundäre Wachstum der durch das Trauma hervorgerufenen Kontusionsnekrose war durch Tirofiban nicht signifikant beeinflussbar, wenn auch die Infusion unmittelbar nach Trauma zu einem etwas niedrigeren Wert führte. Der posttraumatische zerebrale Wassergehalt war unter Tirofiban teilweise signifikant erhöht. Bei der Anwendung gerinnungshemmender Medikamente ist prinzipiell die Gefahr intrakranieller Blutungen in Betracht zu ziehen, insbesondere im Rahmen eines Schädel-Hirn-Traumas. Wir haben in unseren Experimenten kein gesondertes Augenmerk auf Häufigkeit oder Ausmaß möglicherweise auftretender intrakranieller Blutungen gerichtet, so dass hierzu an dieser Stelle keine Aussage möglich ist. Tirofiban diente uns in erster Linie als experimentelles Werkzeug, mit dem bestimmte Aspekte der Pathophysiologie eines Schädel-Hirn-Traumas beleuchtet werden sollten, anstatt es als therapeutische Option in Erwägung zu ziehen.
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Vielversprechende Therapieansätze für die Alzheimer Erkrankung basieren auf der Amyloid-Hypothese und beinhalten die Inhibition der β-Sekretase BACE1 und des γ-Sekretase-Komplexes sowie die Aktivierung der α-Sekretase ADAM10. Für die Einschätzung und Minimierung von Nebenwirkungsprofilen ist die Kenntnis weiterer Substrate dieser Sekretasen essentiell. Als ein solches Substrat wurde Typ I Neuregulin1-β (Typ I NRG1-β), ein Mitglied der EGF-Familie von Wachstumsfaktoren, vermutet. In der vorliegenden Arbeit konnte in vitro gezeigt werden, dass Typ I NRG1-β ein Substrat für den γ-Sekretase-Komplex darstellt. Nach erfolgtem Shedding von Typ I NRG1-β katalysiert der γ-Sekretase-Komplex die intramembranäre Proteolyse durch einen Schnitt innerhalb der Transmembrandomäne. Ferner konnte in vitro gezeigt werden, dass BACE1 das Shedding der Isoformen Typ I NRG1-β1 und Typ I NRG1-β4 katalysiert, wobei die β1-Isoform das bevorzugte Substrat von BACE1 darstellt. Typ I NRG1-β2 wird dagegen nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß durch BACE1 prozessiert. Für die β1-Isoform wurde die BACE1-Schnittstelle innerhalb der juxtamembranären Region zwischen der Aminosäure-Position Glu236-Phe237 und Met238-Glu239 (EF-ME) von humanem Typ I NRG1-β1 charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass diese Schnittstelle spezifisch für BACE1 ist und dass keine weiteren BACE1-Schnittstellen innerhalb der juxtamembranären Region von Typ I NRG1-β1 existieren. Neben BACE1 wird das Shedding der β1-Isoform durch α-Sekretasen katalysiert, wobei das Shedding der β1-Isoform hauptsächlich durch ADAM10 erfolgt. Im Gegensatz zur β1-Isoform werden die Isoformen β2 und β4 nicht durch ADAM10 geschnitten. Für die β2-Isoform konnte jedoch ein Shedding durch andere α-Sekretasen in vitro nachgewiesen werden. Die vorliegenden Ergebnisse ermöglichen allerdings keine Aussage dazu, um welche spezifischen α-Sekretasen es sich handelt. Für α-Sekretasen wird kontrovers eine fehlende Schnittstellen-Sequenzspezifität diskutiert. Vermutlich sind für die Substraterkennung neben einer spezifischen Schnittstellensequenz weitere Faktoren von Bedeutung. So konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Länge der juxtamembranären Region von Typ I NRG1-β einen entscheidenden Einfluss auf das Shedding durch α-Sekretasen hat. Dabei stellen die Isoformen mit einer kürzeren juxtamembranären Region das bevorzugte Substrat für α-Sekretasen dar. Diese Arbeit zeigt, dass Typ I NRG1-β ein Substrat von allen drei Sekretasen ist, die vielversprechende Therapieansatzpunkte in der Alzheimertherapie darstellen. Durch die Beeinflussung der Aktivität dieser Sekretasen wird somit auch die Proteolyse von Typ NRG1-β beeinflusst und damit letztendlich auch die physiologischen Funktionen von Typ NRG1-β. Im Hinblick auf daraus resultierende Nebenwirkungen ist es daher essentiell, die physiologische Bedeutung der Sekretasen ADAM10, BACE1 und des γ-Sekretase-Komplexes bezüglich der Funktionen von Typ NRG1-β weiter zu analysieren.
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Aus den Erfahrungen in der Schwindelambulanz des Universitätsklinikums München, Campus Großhadern, und vorangegangener Publikationen [46, 62] hatten sich Hinweise auf einen möglichen pathophysiologischen Zusammenhang zwischen dem Bestehen einer (idopathischen) bilateralen Vestibulopathie (BV) und dem Auftreten cerebellärer Symptome ergeben. Nach Zingler et. al 2007 wiesen 25% aller Patienten mit BV ebenfalls cerebelläre Symptome auf und von diesen weiterhin 32% zusätzliche Anzeichen einer peripheren Polyneuropathie (PNP). Dabei waren vor allem die Patienten mit idiopathischer BV von diesem Syndrom betroffen. Ziel dieser Studie war es, das sog. CABV (cerebelläre Ataxie und bilaterale Vestibulopathie)- Syndrom durch klinische, elektrophysiologische und zusätzliche apparative Untersuchungen näher zu untersuchen und zu beschreiben, damit darauf aufbauend ggf. neue Diagnose- und Therapiemöglichkeiten entwickelt werden können. Dazu wurden aus dem Patientenkollektiv der Schwindelambulanz der vergangenen Jahre 31 Patienten ausgewählt, die an einem klinisch diagnostizierten CABV-Syndrom erkrankt waren, welches definiert war als das gleichzeitige Vorhandensein eines bds. pathologischen Kopfimpulstests als Ausdruck eines bilateralen, vestibulären Defizits und cerebellärer Symptomatik (Gang-, Stand-, Extremitätenataxie, cerebellärer Okulomotorikstörung und/oder Dysarthrie). Alle 31 Patienten erhielten eine kalorische Testung mittels Elektronystagmographie (ENG) oder Videookulographie (VOG), und wurden abhängig davon in zwei Gruppen eingeteilt: CACR- (= Cerebellar Ataxia; Caloric Responsiveness - : Patienten mit bds. pathologischem Kopfimpulstest und pathologischer Kalorik) und CACR+ (Cerebellar Ataxia; Caloric Responsiveness + : Patienten mit bds. pathologischem Kopfimpulstest ohne pathologische Kalorik). Alle Patienten erhielten eine ausführliche klinisch-neurologische und neuroophthalmologische Untersuchung, sowie weiterführende apparative Untersuchungen (EMG/NLG, cVEMP, Audiometrie, VBM, Search-Coil). Die Untersuchungsergebnisse der beiden Gruppen wurden dabei jeweils miteinander verglichen. Folgende Kernaussagen können basierend auf diesen Studien getroffen werden: 1. Aus den Messungen mittels Search-Coil-Technik ergab sich, dass einige der Patienten mit pathologischem Kopfimpulstest in der klinischen Untersuchung bei der apparativen Untersuchung des Kopfimpulstests einen normalen Gain aufwiesen. Da sich der Kopfimpulstest als Bedside-Test zur Diagnose einer BV bisher als geeignetes Verfahren durchgesetzt hatte, gehen wir davon aus, dass der falsch pathologische Kopfimpulstest möglicherweise durch das cerebelläre Syndrom beeinflusst worden sein könnte. 2. Beim Vergleich beider Studiengruppen zeigte sich in der Search-Coil-Untersuchung des Kopfimpulstests (horizontal head impulses, hHIT) ein signifikanter Unterschied im hHIT-Gain nach 80 und 100 ms, nicht aber bei 40 und nur teilweise bei 60 ms. Während in der Anfangsphase der VOR bei beiden Gruppen noch funktionierte, kam es in der CACR- Gruppe nach ca. 80 ms zu einem Zusammenbruch des Systems und zur Auslösung von Ausgleichssakkaden, während die CACR+ Patienten ihren hohen Gain aufrecht erhalten konnten. 3. Bei den CACR+ Patienten kam es signifikant später (nach ca. 200 ms) als bei den CACR- Patienten zur Generierung einer der Kopfbewegung entgegen gesetzten Augenbewegung. Diese könnte Ausdruck eines Blickhaltedefizits bei cerebellären bzw. flokkulären Läsionen sein und eine Korrektursakkade im Bedside-Kopfimpulstest vortäuschen und somit zu einem falsch-pathologischen Kopfimpulstest nach Halmagyi und Curthoys führen. 4. Zudem ist aufgrund zahlreicher anatomischer Verbindungen zwischen Vestibulocerebellum und der am VOR beteiligten Neuronen vorstellbar, dass der VOR durch das Cerebellum moduliert wird und sich auch cerebelläre Störungen in VOR-Defiziten bemerkbar machen können. 5. Bei cerebellären Patienten ist der Kopfimpulstest nach Halmagyi und Curthoys nicht ausreichend aussagekräftig und kann zu falsch-pathologischen Ergebnissen führen. Eine zusätzliche Diagnostik (Kalorik) ist zur Diagnose eines CABV-Syndroms notwendig. 6. Die cVEMP können bei cerebellären Patienten einen weiteren Hinweis auf das Vorliegen eines „echten“ CABV-Syndroms liefern, sind aber vor allem bei älteren Patienten (> 60 Jahre) nur eingeschränkt beurteilbar. 7. Die Beiteilung peripherer Nerven in Form einer Polyneuropathie ist regelmäßig bei CABV-Patienten nachzuweisen. Eine ausführliche PNP-Diagnostik sollte demnach Bestandteil der CABV-Diagnostik sein. 8. Die Hörnerven können ebenfalls im Rahmen eines CABV-Syndrom betroffen sein, weshalb die Durchführung einer Audiometrie sinnvoll erscheint. 9. Im Vergleich mit einem Normalkollektiv weisen CABV-Patienten wie zu erwarten eine bilaterale Kleinhirnatrophie auf, welche sowohl die Vermis als auch die Kleinhirnhemisphären betrifft.
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Die Familie A der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) bildet die größte und vielfältigste aller Transmembranrezeptorfamilien. Ihre Mitglieder spielen eine wesentliche Rolle in fast allen (patho)physiologischen Prozessen. Nach Agonistenbindung aktivieren GPCRs, wie ihr Name andeutet, heterotrimere G-Proteine aber auch G-Protein-unabhängige Signalwege. Die verschiedenen aktiven G-Proteinuntereinheiten (Gα-GTP und βγ) induzieren nach Dissoziation vom Rezeptor entsprechende Signalkaskaden z.B. über Phospholipase A und Cβ. Um eine Fehlregulation zellulärer Prozesse z.B. durch „Überstimulation“ zu verhindern, unterliegen GPCRs strengen Regulationsmechanismen, die ihre Fähigkeit zur Signaltransduktion und ihre Verfügbarkeit an der Zelloberfläche bestimmen. Die Bradykininrezeptoren B1 und B2 (B1R, B2R) gehören zur Familie A der GPCRs, also zu den Rhodopsin-ähnlichen GPCRs, und werden durch die pro-inflammatorischen Peptide desArg9-Bradykinin/desArg10-Kallidin (DABK/DAK) bzw. Bradykinin (BK)/Kallidin aktiviert. Im Gegensatz zum konstitutiv exprimierten B2R, der nach Stimulation schnell desensitisiert und internalisiert wird, erfolgt eine B1R-Expression fast ausschließlich unter pathophysiologischen Bedingungen über Induktion durch Zytokine. Nach Stimulation wird der B1R nicht internalisiert, sondern verbleibt an der Zelloberfläche. Beide Rezeptoren koppeln sowohl an Gαq/11 als auch an Gαi und aktivieren somit weitgehend identische Signalwege [vor allem Phospholipase Cβ (PLCβ) und „mitogen activated protein kinase“ (MAPK)-Kaskaden]. Durch ihre - besonders im Hinblick auf ihre Internalisierungs-eigenschaften - konträre Regulation, stellen die Bradykininrezeptoren ein interessantes Modell zur Untersuchung regulatorischer Mechanismen und deren Einflüsse auf die Signalübertragung von GPCRs dar. Beide Bradykininrezeptoren spielen bei inflammatorischen Prozessen eine Rolle. Sie fördern die Ausschüttung pro-inflammatorischer Zytokine und rekrutieren Immunzellen. Während entzündlicher Ereignisse kommt es zu erhöhter Zytokinfreisetzung z.B. von Interleukin-1β (IL-1β) und dadurch zur de novo Synthese von B1R. Pro-inflammatorische Zytokine wie IL-1β, die zur B1R-Expression führen, induzieren unter anderem aber auch einen Anstieg der Körpertemperatur (Fieber), eine häufige Begleiterscheinung inflammatorischer Vorgänge. Trotz des bekannten Zusammenhangs zwischen Inflammation und erhöhter Temperatur war über den Einfluss eines Temperaturanstiegs auf Membranrezeptoren und ihre Signalvermittlung auf zellulärer Ebene bisher nur sehr wenig bekannt. In dieser Arbeit wurde - unseres Wissens nach - erstmals auf die Temperatur als regulatorische Komponente für GPCR-vermittelte Signalübertragung eingegangen. Am Beispiel der Bradykininrezeptoren wurde gezeigt, dass die Stärke der Signalübertragung von GPCRs signifikant durch eine Temperaturerhöhung von 37°C auf 41°C beeinflusst werden kann. Hierbei war jedoch zwischen einer Temperaturabhängigkeit des Signalwegs selbst und einer rezeptorspezifischen Temperatursensitivität zu unterscheiden. So wurde die Aktivierung von ERK1/2 unter pathophysiologisch erhöhter Temperatur (41°C; normale Körpertemperatur: 37°C) signifikant gesteigert, unabhängig davon ob sie durch B1 oder B2 Rezeptoren stimuliert wurde. Die gesteigerte Aktivität PLCβ-vermittelter Signalkaskaden bei 41°C konnte hingegen auf eine nur für den B1R spezifische Temperaturabhängigkeit zurückgeführt werden. Diese Beobachtung zusammen mit der Tatsache, dass die B1R-Expression unter pathophysiologischen Bedingungen besonders induziert wird, deutet darauf hin, dass der B1R in Kombination mit Fieber eine verstärkte Wirkung im Organismus haben könnte. Ob diese Heilungs-fördernd oder -abträglich wirkt, müsste noch genauer untersucht werden. Neben dem Einfluss der Temperatur wird die Signalübertragung der GPCRs durch die jeweiligen Rezeptorkonformationen und die sich daraus ergebenden Funktionsunterschiede bestimmt. Die Familie A der GPCRs wird durch einige hoch konservierte Strukturmerkmale wie die E/DRY-Sequenz mit R3.50 in der dritten Transmembrandomäne (TM) oder die NPXXY-Sequenz am Ende der siebten TM charakterisiert. Publizierte Ergebnisse deuten darauf hin, dass bovines Rhodopsin durch eine Salzbrücke zwischen R3.50135 (TM3) und E6.30247 (TM6), auch „ionic lock“ genannt, im inaktiven Zustand gehalten wird. Der B2R ist einer der wenigen Peptid-GPCRs, der ein Glutamat an Position 6.30 (E6.30238) trägt, und eignete sich daher zur Untersuchung der Anwesenheit und Funktion eines möglichen „ionic lock“ auch in „nicht-Rhodopsin“-GPCRs. Für alle bisher entsprechend untersuchten GPCRs ist bekannt, dass R3.50 für eine effiziente G-Protein-Aktivierung unabdingbar ist (selbiges wurde in der vorliegenden Arbeit auch für den B2R bestätigt). Die funktionelle Analyse eines „ionic lock“ anhand einer R3.50 Mutation und G-Protein-abhängiger Kaskaden ist deshalb nicht möglich. Die Rolle eines „ionic lock“ im Hinblick auf G-Protein-unabhängige Mechanismen wie die Rezeptorinternalisierung, einem wichtigen Regulationsschritt für die meisten GPCRs, wurde bisher jedoch noch nicht untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals gezeigt, dass die Rezeptorendozytose durch Mutation von R3.50128 zu Alanin (R3.50128A), im Gegensatz zur G-Protein-Aktivierung, nicht zum Erliegen kommt. Die mutierten Rezeptorkonstrukte wiesen sogar ein konstitutives Internalisierungsverhalten auf. Dies verwies auf unterschiedliche Funktionen dieser Aminosäure bei der G-Protein-vermittelten Signaltransduktion und bei der Rezeptorinternalisierung. Ein Aufbrechen des möglichen „ionic lock“ durch Mutation von E6.30238 zu Alanin oder Arginin resultierte ebenfalls in konstitutiv internalisierenden Rezeptorkonstrukten. Im Gegensatz zur Endozytose zeigten diese Mutanten zwar keine konstitutive Signalübertragung, wurden aber auch durch prinzipiell als Antagonisten klassifizierte Verbindungen effizient aktiviert. Diese Ergebnisse legen einen mehrstufigen Aktivierungsprozess nahe, dessen Stufen sich durch verschiedene Rezeptorkonformationen mit unterschiedlichen Interaktionsmöglichkeiten für die G-Protein-Rekrutierung/Aktivierung oder mit der Internalisierungsmaschinerie [GPCR-Kinasen (GRKs), Arrestine] auszeichnen. Der wechselseitige Austausch der beiden hoch konservierten Aminosäuren R3.50128 und E6.30238 ermöglichte wahrscheinlich die Bildung eines inversen „ionic lock“, wodurch normales B2R-Verhalten wieder hergestellt wurde. Diese Arbeit zeigt somit erstmals, dass ein Aufbrechen eines möglichen „ionic lock“ in einem Peptidrezeptor unterschiedliche Auswirkungen für die Prozesse der G-Protein-Aktivierung und der Rezeptorendozytose haben kann. Dadurch wird die Annahme bestärkt, dass es bei einem GPCR mehrere aktive Konformationen geben kann, die unterschiedliche Affinitäten gegenüber regulatorischen Proteinen (GRKs, Arrestinen) oder Effektoren (G-Proteinen, Arrestinen) aufweisen und dadurch differenziert zelluläre Signale auslösen können. Die Aufklärung der unterschiedlichen Aktivierungsmechanismen von GPCRs in Kombination mit der Herstellung von Verbindungen z.B. sogenannten „small molecule compounds“, die bestimmte Rezeptorkonformationen mit ihren signalspezifischen Eigenschaften stabilisieren können, wäre möglicherweise für die Entwicklung von Agonisten oder Antagonisten, die nur ganz bestimmte Signalwege modulieren und so eine optimierte therapeutische Anwendung erlauben, hilfreich.
