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Inflammation and human chondrocytes
glycobiological aspects and anti-inflammatory activity of Caesalpinia sappan isolates in vitro
Shengqian Wu
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Helmut Viernstein
DOI
10.25365/thesis.19463
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30059.90778.997463-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Osteoarthrose ist definiert als eine progressive, degenerative Gelenkserkrankung im höheren Lebensalter. Im Gegensatz zur Rheumatoiden Arthritis beschreibt die
Arthrose einen langsamen Verschleiß des Gelenksknorpels und ist als eine nicht entzündliche Gelenkserkrankung zu verstehen. Obwohl die entzündliche Komponente
ein wesentliches Unterscheidungskriterium darstellt, kann auch eine Arthrose, insbesondere im fortgeschrittenen Stadium der Krankheit, von entzündlichen
Prozessen begleitet sein und die klassischen Symptome einer Entzündung (Rötung, Schwellung und Schmerzen) aufweisen. Es ist bekannt, dass das Gelenksgewebe bei
Arthrosepatienten eine deutlich erhöhte Produktion proinflammatorischer Zytokine, wie zum Beispiel IL-1ß und TNF-α, aufweist. IL-1ß und TNF-α steigern die Synthese
matrixdegradierender Proteasen (MMPs) und inhibieren die Kollagen- und Aggrekansynthese.
In der vorliegenden Dissertation wurden zwei unterschiedliche Aspekte von Entzündungsprozessen in Chondrozyten untersucht. Einerseits wurde der zelluläre Glykophänotyp in unterschiedlichen Chondrozytenmodellen unter Entzündungsbedingungen untergesucht. Die Studien 1-3
fokussieren den Blick auf (1) den Zusammenhang von Glykophänotyp und generellem Zellphänotyp in humanen Chondrozyten, (2) Sialylisierungsmuster von Nund
O-Glykanen in Chondrozyten, und (3) den Einfluss inflammatorischer Zytokine 121
(IL-1ß und TNF-α) auf die Glykanexpression.
Weil Entzündungsprozesse immer wieder im Interesse der Erforschung neuer Behandlungsmöglichkeiten der OA stehen, evaluierte der zweite Teil dieser Dissertation die Effekte eines ethanolischen Caesalpinia sappan Extraktes (CSE) und
einer daraus isolierten Reinsubstanz (Brazilin) auf stimulierte humane Chondrozyten und Macrophagen in vitro. In den Studien 4-6 konnte gezeigt werden, dass CSE und
Brazilin anti-inflammtorische Effekte ausüben und knorpelabbauende Prozesse, welche durch IL-1ß induziert wurden, hemmen können.
Zusammenfassend trägt diese Arbeit zur Beschreibung des
Chondrozyten-Glycophänotyps unter entzündlichen Bedingungen bei, und weist darauf hin, dass CSE oder aus CSE isolierte Wirkstoffe zukünftig als therapeutisch
wirksame Agenten oder Leitstrukturen für die Behandlung entzündlicher Prozesse bei der OA weiterentwickelt werden sollten.
Abstract
(Englisch)
Background: Osteoarthritis (OA) is conventionally not considered as an inflammatory arthropathy. However, evidence accumulates that inflammatory processes play a role in the pathogenesis of OA progression. As such, overexpression of pro-inflammatory mediators including interleukin-1beta (IL-1ß) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) induces matrix metalloproteinases (MMPs) and aggrecanases that degrade native collagen and proteoglycans and contribute to cartilage catabolism.
Aims: To investigate two separate aspects of inflammation in human chondrocytes. (1) The chondrocyte glycophenotype in different cellmodels and under inflammatory conditions. (2) The activities of Caesalpinia sappan extracts (CSE) and the isolated compound brazilin in stimulated human chondrocytes.
Results: In the first part, primary human chondrocytes predominantly express α-(2→6)-sialyltransferases (SiaT) and accordingly, α-(2→6)-linked sialic acid residues in glycoprotein N-glycans. An overall shift towards α-(2→3)-sialylation of diantennary fucosylated N-glycans and towards α-(2→3)-SiaT mRNA levels was observed following stimulation with IL-1ß or TNF-α. Moreover, a considerable shift from oligomannosidic glycans towards complex-type N-glycans was found in IL-1ß or TNF-α treated chondrocytes. In summary, inflammatory conditions induce specific alterations of the chondrocyte glycophenotype at mRNA and glycan levels, which might affect the maintenance of articular cartilage function.
In the second part, CSE and brazilin can effectively abrogate the IL-1ß-induced overexpression of inflammatory mediators, such as IL-1ß, TNF-α, iNOS and COX-2. The levels of IL-1ß-induced MMP-1, -3, -7, -9 and -13 mRNA were down-regulated by CSE. Co-transfection experiments showed that CSE abrogated the NF-κB (p65/p50)-driven promoter activation. Blockade of IL-1ß-induced NF-κB signalling and its downstream pro-inflammatory targets by CSE and brazilin may be beneficial for reducing cartilage breakdown in arthritis.
Conclusions: This thesis (1) contributes to the elucidation of the chondrocyte glycophenotype under inflammatory conditions and (2) suggests that CSE or CSE-derived compounds should be further developed as therapeutically effective agents or lead structures for future treatment of inflammation in OA.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
inflammation human chondrocytes glycobiology Caesalpinia sappan
Schlagwörter
(Deutsch)
Entzündung Human Chondrozyten Glycobiological Caesalpinia sappan
Autor*innen
Shengqian Wu
Haupttitel (Englisch)
Inflammation and human chondrocytes
Hauptuntertitel (Englisch)
glycobiological aspects and anti-inflammatory activity of Caesalpinia sappan isolates in vitro
Paralleltitel (Deutsch)
Entzündung und Human Chondrozyten: Glycobiologische Aspekte und entzündungshemmende Effekte von Substanzen aus Caesalpinia sappan
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
128 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Ali Mobasheri ,
Klaus Bobacz
Klassifikation
44 Medizin > 44.40 Pharmazie, Pharmazeutika
AC Nummer
AC09047570
Utheses ID
17416
Studienkennzahl
UA | 091 | 449 | |