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Expression von Hypoxia Inducible Factor 1 (HIF1) und HIF1-regulierten Genen unter Sauerstoffmangel und/oder erhöhter Temperatur im Herzen von Hühnerembryonen (2011)

Art

Hochschulschrift

Autor

Dittmann, Isabel (WE 2)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2011 — IV, 146 Seiten

ISBN: 978-3-86664-892-0

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/10203

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Institut für Veterinär-Physiologie

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Abstract / Zusammenfassung

Die O2-Versorgung von Hühnerembryonen wird durch die Eischale begrenzt. Die physiologisch steigende Hypoxie ist ein wichtiger Stimulus für die embryonale Entwicklung. Es war anzunehmen, dass eine künstliche Reduzierung des O2-Gehaltes und/oder erhöhte Temperaturen zu morphologischen und metabolischen Anpassungen führen. Die Hühnerembryonen der Kontrollgruppe wurden bei 21% O2 und 37,5°C bebrütet. Die drei Versuchsgruppen wurden den Stressoren O2-Mangel (15%) und/oder erhöhten Temperaturen (39,5°C) ausgesetzt: die Hypoxiegruppe von Inkubationstag (D) 6-12, die Hyperthermiegruppe von D8-12 und die Hypoxie+Hyperthermiegruppe von D8-12. Die Massen der Embryonen und ihrer Herzen sowie der Massenverlust des Hühnereis, die Missbildungsrate und die Mortalitätsrate wurden an verschiedenen Inkubationstagen in allen Gruppen bestimmt. Die mRNA-Gehalte von Hypoxia Inducible Factor 1α (HIF1α) und der HIF1-regulierten Gene Vascular Endothelial Growth Factor A (VEGFA), Enolase 1 (ENO1), Hämoxygenase 1 (HO1), Glutathionperoxidase (GPx-3) und Hitzeschockprotein 90 (HSP90) wurden mittels quantitativer qPCR im Herzgewebe bestimmt. Die Expressionsraten der untersuchten Gene wurden anhand der Porphobilinogendesaminase (PBGD) normalisiert. Es kam in der Hypoxiegruppe zu einer Wachstumsverzögerung der Embryonen durch den Hypoxie-induzierten Hypometabolismus mit posthypoxischem Hypermetabolismus. Dem erhöhten Wachstum der Embryonen in der Hyperthermiegruppe folgte eine Wachstumsverzögerung nach Ende der Belastungsinkubation. Ein erhöhtes Wachstum ohne folgende Wachstumsverzögerung trat in der Hypoxie+Hyperthermiegruppe auf. Die relativen Herzmassen der Hypoxiegruppe waren an den Tagen D12, 18 und 20 erhöht, also an den Tagen an denen die Belastungsinkubation am längsten dauerte bzw. an denen die physiologisch steigende Hypoxie den Organismus am meisten belastete. Das Herz scheint die größten kompensatorischen Anpassungsmechanismen unter alleiniger Hypoxie zu haben. Die chronische Hyperthermie war am lebensbedrohlichsten von allen untersuchten Stressoren. Der durch die Hyperthermie aktivierte Stoffwechsel wurde durch gleichzeitige Hypoxie gebremst und hatte einen positiven Effekt auf das Überleben der Embryonen. Das ist auf die Kreuztoleranz zwischen verschiedenen Stressoren zurückzuführen. Die Hypoxiegruppe wies die geringsten und die Hyperthermiegruppe die größten Änderungen auf der mRNA-Ebene auf. Diese Arbeit zeigt, dass die Untersuchung des Gesamtherzens die organregionsspezifische, gewebs- und zelltypspezifische Regulation von HIF1 und der HIF1-regulierten Gene nicht berücksichtigt. Es ist davon auszugehen, dass auch im Herzen eine metabolische Zonierung existiert. Dass es trotzdem zu vereinzelten Genregulationen kam, lässt teilweise massive Veränderungen auf der mRNA-Ebene vermuten. Bei einer speziellen Untersuchung von Organregionen, Geweben- und Zelltypen und unter Berücksichtigung der metabolischen Zonierung sind deutliche Genregulationen anzunehmen. Die Ausbildung der Chorioallantoismembran (CAM) ist als kritischer Prozess beim Vogelembryo zu sehen. Der verfügbare O2 ist in Phase (D8-11) entscheidend für die akkurate Ausbildung der CAM und damit für das Überleben des Embryos. Aufgrund der Verteilung der Mortalität der Embryonen auf die Inkubationstage in der Hypoxiegruppe ist anzunehmen, dass das kritische Fenster für den O2-Verbrauch auf D8-11 eingeengt werden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zur erweiterten Kenntnis der Anpassungsmechanismen des Embryos an verschiedene Stressoren und der Kreuztoleranz bei. Die Auswirkungen verschiedener Stressoren während der embryonalen Entwicklung auf das Wachstum des Herzens und des gesamten Embryos sind bedeutend für das Verständnis später auftretender Krankheiten. Die ausgelösten Mechanismen aufgrund eines oder mehrerer Stressoren folgen dabei einem zeitlichen Verlauf. Kurzfristige Einflüsse erfolgen neuronal und humoral bzw. auf der Proteinebene. Mittelfristige Einflüsse lösen über Transkriptionsaktivatoren wie HIF Genregulationen aus. Längerfristig einwirkende Stressoren führen zu morphologischen Veränderungen, die entweder zum Überleben, Missbildungen oder zum Tod des Embryos führen.