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Einfluss von Folsäure aus die Proliferation und Differenzierung von myogenen Vorläuferzellen

Magdalena Elisa Münster

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Jürgen König

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DOI

10.25365/thesis.30949

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29942.02321.120569-8

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Entstehung von Rhabdomyosarkomen (RMS), den häufigsten Weichteiltumoren im Kindesalter, beruht unter anderem auf einer fehlerhaften Regulierung der Myogenese. Es wird angenommen, dass Muskelvorläuferzellen der Ursprung von RMS sind, da muskelspezifische Gene exprimiert werden. Auch embryonale Signalwege wie der Hedgehog-Signalweg spielen eine kritische Rolle in der Tumorgenese des RMS. Folate und die synthetische Form Folsäure sind wichtige Cofaktoren bei einer Reihe von Stoffwechselwegen im menschlichen Organismus. Dazu gehören der 1-Kohlenstoffmetabolismus und der Methioninzyklus. Aus diesen Gründen sind diese Verbindungen essentiell für die Zellteilung, das Zellwachstum sowie die Zelldifferenzierung. Da sie außerdem im Zuge des Methioninzyklus Methylgruppen für intrazelluläre Methylierungsreaktionen liefern, stehen sie auch im Verdacht, epigenetische Prozesse wie die DNA-Methylierung zu beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Folsäure auf die Entstehung von RMS untersucht. Mithilfe der murinen Myoblastenzelllinie C2C12 wurde ermittelt, ob die Gabe von Folsäure die Genexpression im Verlauf der Myogenese sowie des Hedgehog-Signalwegs verändert. Außerdem wurde untersucht, ob Veränderungen der Genexpression auf epigenetischen Modifikationen beruhen, und ob diese ebenfalls durch die Gabe von Folsäure beeinflusst werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Proliferation der Zelllinie C2C12 mit steigenden Folsäurekonzentrationen zunimmt. Auch die Genexpression während der Myogenese wurde beeinflusst. Die deutlichsten Marker der Zelldifferenzierung, MyoG und MyHCIIa, wurden mit steigender Folsäurekonzentration herunterreguliert. Physiologische (20 μM) und vor allem supraphysiologische (200 μM) Folsäurekonzentrationen führen somit zu einem erhöhten Zellwachstum und einer Inhibierung der Zelldifferenzierung. Bei der Untersuchung der DNA-Methylierungen im MyoG-Gen konnte ermittelt werden, dass CpGs im MyoG-Promotor im Verlauf der Zelldifferenzierung demethyliert werden. Diese Demethylierung wurde unter physiologischen und supra-physiologischen Folsäurekonzentrationen teilweise inhibiert. Der Hedeghog-Signalweg wurde durch die Gabe von Folsäure nicht beeinflusst. Überhöhte Folsäuregaben können somit zur Entstehung und zum Fortschreiten von Tumoren wie des RMS beitragen. Vor allem unter bestimmten Voraussetzungen, wie dem Vorhandensein von Neoplasien, kann die krebspräventive Wirkung der Folsäure nicht untermauert werden. In jedem Fall aber sollte eine Folsäuresupplementierung während der Schwangerschaft die Empfehlungen nicht überschreiten. Einer verpflichtenden Folsäureanreicherung von Grundnahrungsmitteln in Deutschland ist demnach ebenfalls kritisch gegenüberzustehen.

Abstract

(Englisch)

The development of rhabdomyosarcomas (RMS), the most common soft-tissue sarcoma in early childhood, is based on a failed regulation of myogenesis. Because RMS tumors express muscle-specific genes, it is thought that they arise from muscle progenitor cells. Also the hedgehog pathway, which regulates normal embryonic development, plays a critical role in the tumorgenesis of RMS. Folate and its synthetic variant folic acid are important cofactors in a large number of metabolic processes such as the one-carbon metabolism and the methionine cycle. Thus, these compounds are essential for cell division, cell growth and cell differentiation. Because they deliver methyl groups for intracellular methylation reactions via the methionine cycle, it is also thought that they can affect epigenetic processes like DNA-methylations. In this work the influence of folic acid on the development of RMS was investigated. With the aid of the murine myoblast cell line C2C12 it was determined if folic acid influences gene expression during myogenesis and the hedgehog pathway. Furthermore it was analysed if changes in gene expression are due to epigenetic modifications and if they are also affected by folic acid. It was shown that the proliferation of C2C12 cells accelerated with increased folic acid concentrations. Also the gene expression during myogenesis was influenced. The markers of cell differentiation, MyoG and MyHCIIa, were down-regulated with increased folic acid concentrations. Thus, physiological (20 μM) and in particular supra-physiological (200 μM) concentrations of folic acid stimulates cell growth and inhibits differentiation in C2C12 cells. Looking at epigenetic modifications, it was shown that CpGs in the promotor of the MyoG gene were demethylated during cell differentiation. This demethylation was inhibited under physiological und supra-physiological folic acid concentrations. The hedgehog signalling pathway wasn't influenced by folic acid. In this work it was demonstrated that excessive administration of folic acid could promote the development and progression of tumors such as RMS. Especially in the case of the existence of preneoplastic lesions, the cancer preventive effect of folic acid could not be underpinned. In any event, a supplementation with folic acid during pregnancy should not exceed recommendations. Therefore, a mandatory folic acid fortification in Germany should be regarded as a critical area.

Autor*innen

Magdalena Elisa Münster

Haupttitel (Deutsch)

Einfluss von Folsäure aus die Proliferation und Differenzierung von myogenen Vorläuferzellen

Publikationsjahr

2014

Umfangsangabe

III, 84 S.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Jürgen König

Klassifikation

42 Biologie > 42.20 Genetik

AC Nummer

AC11323092

Utheses ID

27540

Studienkennzahl

UA | 066 | 838 | |

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