Authors:	Bentmann, Anke
Title:	Die Rolle des Fibronektins im Knochen und in der diabetischen Nephropathie
Online publication date:	15-Oct-2008
Year of first publication:	2008
Language:	german
Abstract:	Diese Arbeit befasst sich mit der Rolle des Fibronektins im Knochen sowie in der diabetischen Nephropathie. Fibronektin im Knochen: Es war bekannt, dass Osteoblasten für ihre Differenzierung in vitro Fibronektin benötigen, dass Fibronektin für die Ausbildung einer Kollagenmatrix erforderlich ist und für die Matrixintegrität eine kontinuierliche Fibronektin-Versorgung gewährleistet sein muss. Um die Rolle des Fibronektins im Knochen, dessen Matrix zu 90% aus Kollagen besteht, näher zu untersuchen, wurde das Fibronektin der Osteoblasten spezifisch über das Cre/loxP-System in Mäusen ausgeschaltet. Dies führte zu einer erhöhten Anzahl an Osteoblasten, deren Fähigkeit die Matrix zu mineralisieren jedoch beeinträchtigt war. Dennoch zeigte sich kein Einfluss auf die Eigenschaften der Knochenmatrix. Insbesondere war der Fibronektingehalt nicht vermindert, entgegen der allgemeinen Annahme, dass die Osteoblasten die Produzenten des Fibronektins der Knochenmatrix seien. Im Gegensatz dazu stellte sich durch Untersuchungen an anderen genetisch veränderten Mäusen heraus, dass eine Ausschaltung des Plasmafibronektins im Blut zu einer deutlichen Verringerung des Fibronektingehalts des Knochens sowie zu einer Verminderung des Mineralgehalts bezogen auf die Proteinmenge führte. Auch die Komposition des Minerals war verändert. Da es jedoch keinen nennenswerten Effekt auf die Knochenzellen gab, lässt sich schlussfolgern, dass die Osteoblasten-spezifische Fibronektin-Isoform für eine regelgerechte Funktion der Osteoblasten notwendig ist, während das von der Leber produzierte Plasmafibronektin die Zusammensetzung der Knochenmatrix beeinflusst. Fibronektin in der diabetischen Niere: Mit der diabetischen Nephropathie geht eine Ausdehnung des Mesangiums in den Glomeruli einher, die mit dem Ausmaß des Nierenschadens korreliert ist. Fibronektin ist ein Bestandteil dieses expandierten Mesangiums. Vorarbeiten hatten gezeigt, dass injiziertes Fibronektin durch die Blutzirkulation in die Niere gelangt und in der Mesangialmatrix der Glomeruli eingelagert wird. Daher wurden in konditionellen Knockout-Mäusen das Plasmafibronektin bzw. das Fibronektin der Mesangialzellen und das Plasmafibronektin zugleich ausgeschaltet. In diesen Mäusen wurde ein Diabetes mellitus induziert und die Tiere für 22 Wochen mit Diabetes gehalten. Die Ausschaltung des Fibronektins hatte eine geringere Ausbreitung der Mesangialmatrix sowie eine geringere Mortalität der Tiere zur Folge. Interessanterweise schien das Plasmafibronektin alleine bereits grob ein Drittel der Ausdehnung des Mesangiums zu verursachen. Die kombinierte Ausschaltung von zirkulierendem und lokalem Fibronektin vermochte die Expansion der Mesangialmatrix sogar beinahe zu halbieren. Zusammengefasst zeigten sich neue Rollen eines traditionellen Proteins der Extrazellulärmatrix in physiologischen und pathologischen Zuständen. Einige dieser Aspekte demonstrieren die große Bedeutung der Fibronektin-Produktion durch die Leber. This PhD thesis discusses the role of fibronectin in bone and in diabetic nephropathy. Fibronektin in bone: In vitro experiments have shown that fibronectin is required for osteoblast differentiation, that its initial presence is required for collagen assembly to take place, and that its continuous presence is required for the integrity of the collagenous matrix. Bone matrix consists of 90% collagen. In order to elucidate the function of fibronectin in bone we first deleted fibronectin conditionally in the osteoblasts using the cre-loxP-system in genetically manipulated mice. This resulted in an increase in the number of osteoblasts, which were unable to mineralize the matrix adequately. The properties of the matrix, including fibronectin content in the matrix were not affected however. This was unexpected because it has always been assumed that fibronectin in the bone originates from the osteoblasts. In contrast, deletion of fibronectin in the circulation of genetically manipulated mice resulted in a clear decrease in the amount of fibronectin in the bone matrix. This was associated with a decrease in the mineralization of the matrix (adjusted to protein content). The mineral composition seemed to be affected too. However, there was no effect whatsoever on bone cells. In conclusion, fibronectin production by the osteoblasts is required for osteoblasts to function adequately, while fibronectin originating from the liver affects the composition of the bone matrix. Fibronectin in the diabetic kidney: Diabetic nephropathy leads to the expansion of the mesangium in the glomeruli. This expansion correlates with the severity of kidney injury. Fibronectin is a component of the expanded mesangium. Preliminary data had shown that injected labelled fibronectin reaches the kidney through the blood stream, and becomes incorporated in the mesangial matrix in mice. Therefore fibronectin was deleted in the circulation in one line of genetically manipulated mice and in both the circulation and the mesangium in a second line of mice. Diabetes mellitus was induced, and mice were kept diabetic for 22 weeks. Deletion of fibronectin resulted in less mesangial expansion which was associated with a decrease in mortality. Interestingly, circulating fibronectin by itself seemed to account for a third of the mesangial expansion, while the deletion of both circulating and locally produced fibronectin led to a decrease in mesangial expansion by almost 50%. In summary, new roles were ascribed to a traditional extra cellular matrix protein in both physiologic and pathologic states. Some of these
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2206
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-17490
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen