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Influence of dietary fatty acids on mechanosensory apparatus on intestinal cell lines
Janice Arline Bergen
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Giorgia Del Favero
DOI
10.25365/thesis.72359
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-19948.62513.927522-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Mechanotransduktion ist die Umwandlung von mechanischen Reizen in biologische Signale. Alle lebenden Organismen werden durch mechanische Kräfte in ihrer Umgebung beeinflusst, die über die sensorischen Systeme zum Überleben beitragen. Ausgehend von der Vorstellung, dass sich unser Körper an die Ernährung und den Lebensstil anpassen kann, haben wir untersucht, ob die Exposition gegenüber Fettsäuren die Physiologie der Darmzellen und insbesondere die Mechanotransduktion beeinflussen kann. Bei der systematischen Analyse des mechanosensorischen Apparats der Zellen postulierten wir eine Beteiligung mehrerer Elemente: Erstens Piezo1-Kanäle, bei denen es sich um „mechano-gated“ große Ca2+-permeable nicht-selektive Kationenkanäle handelt. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Piezokanäle bei pathophysiologischen Prozessen wie Darmentzündungen, Krebserkrankungen und kardiovaskulärer Mechanobiologie eine Rolle spielen. Darüber hinaus ist das Yes-assoziierte Protein 1 (YAP1) ein Co-Transkriptionsfaktor in einer Reihe von biochemischen Prozessen, die die Organgröße, Regeneration und Tumorentstehung regulieren. Darüber hinaus stellt YAP1 bei einigen Krebsarten ein starkes Onkogen da, und daher ein potenzielles Ziel bei der Behandlung von Krebs. Sowohl Piezo1 als auch YAP1 sind für ihre Funktion von mechanischen Reizen abhängig. Da Palmitinsäure (PA) und Ölsäure (OA) zu den häufigsten Fettsäuren bei der Nahrungsaufnahme gehören und ebenfalls zu den Lipidbausteinen, von denen bekannt ist, dass sie die mechanischen Eigenschaften der Membran verändern, lautet die Hypothese, ob diese Fettsäuren zu einer Veränderung der Fluidität der Zellmembran, zu einer unterschiedlichen Verteilung der Piezo1-Kanäle, zu einer Veränderung des Zytoskeletts bezüglich Aktin oder zu einer Veränderung der Translokationseffizienz von YAP1 führen könnten. Es wurden Experimente mit einer menschlichen Dickdarmkrebs-Zelllinie (HCT 116) sowie einer menschlichen immortalisierten epithelialen Darm-Zelllinie (HCEC-1CT) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante konzentrationsabhängige Verringerung der Zellmembranfluidität sowohl von PA als auch von OA in der Krebszelllinie. Dieser Effekt wurde bei der HCEC-1CT-Zelllinie nicht beobachtet. Insgesamt war kein signifikanter Unterschied in der Expression von Piezo1 nach der Behandlung mit PA und OA festzustellen. Allerdings war bei beiden Zelllinien und sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Konzentrationen von PA und OA ein sehr deutlicher Anstieg von Aktin im Zytoskelett zu beobachten. Bei allen Behandlungen und beiden Zelllinien wurden höhere YAP1-Konzentrationen im Zellkern als im Zytosol beobachtet. Bei der Zelllinie HCT 116 konnte bei niedrigen Konzentrationen von PA eine signifikante Verringerung von YAP1 im Zellkern und bei höheren Konzentrationen von PA und OA ein signifikanter Anstieg von YAP1 festgestellt werden. Niedrige Konzentrationen von OA reduzierten YAP1 im Zellkern der HCEC-1CT-Zelllinie signifikant. Interessanterweise gab es einen sehr signifikanten Unterschied in den Kontrollen, als die beiden Zelllinien miteinander verglichen wurden, sowohl in der Expression von YAP1 im Zellkern als auch im Zytosol. Um diese Ergebnisse zu interpretieren, sind zusätzliche Experimente wie „Shear-Stress“-Experimente und Proteomik erforderlich, um die Auswirkungen von PA und OA auf den Darmtrakt im Hinblick auf die Mechanotransduktion besser zu verstehen.
Abstract
(Englisch)
Mechanotransduction is the conversion of mechanical stimuli into biological signals. All living organisms are affected by mechanical forces in their environment, which ultimately contribute to survival through the sensory systems. Starting from the idea that our body can adapt to diet and lifestyle we started to investigate if exposure to fatty acids can tune the physiology of intestinal cells and in particular mechanotransduction. Analysing systematically the mechanosensory apparatus of the cells, we postulated an involvement of several elements: Firstly, Piezo1 channels, which are mechano-gated large Ca2+-permeable non-selective cation channels. Recent findings suggest that Piezo channels play a role in pathophysiological processes including gut inflammation, cancers and cardiovascular mechanobiology. Moreover, Yes-associated protein 1 (YAP1) is a co-transcription factor in a number of biochemical pathways which regulate organ size, regeneration, and tumorigenesis. Furthermore, YAP1 is a potent oncogene in some cancers and therefore a potential target in the treatment of cancer. Both Piezo1 and YAP1 depend on mechanical cues for their functioning. Since palmitic acid (PA) and oleic acid (OA) are among the most prevalent fatty acids in the uptake of food and likewise the lipids building blocks which are known to alter mechanical properties of the membrane, the hypothesis is whether these fatty acids could lead to a modification of cell membrane fluidity, a difference in the distribution of Piezo1 channels, a change in the actin cytoskeleton or a variation of the translocation efficiency of YAP1. Experiments using a human colon cancer cell line (HCT 116) as well as a human immortalized epithelial colon cell line (HCEC-1CT) were carried out. The results showed a significant concentration dependent reduction of cell membrane fluidity of both PA and OA in the cancer cell line. This effect was not seen in the HCEC-1CT cell line. Overall, there was no significant difference noticeable in the expression of Piezo1 after treatment with PA and OA. However, there was a very significant increase in actin in the cytoskeleton in both cell lines and for both high and low concentrations of PA and OA. For all treatments and both cell lines higher levels of YAP1 were observed in the nucleus than in the cytosol. Significant reduction of YAP1 could be determined for low concentrations of PA in the nucleus in the HCT 116 cell line and a significant increase of YAP1 for higher concentrations of both PA and OA. Low concentration of OA significantly reduced YAP1 in the nucleus of the HCEC-1CT cell line. Interestingly there was a very significant difference in the controls when the two cell lines were compared to each other, both in the expression of YAP1 in the nucleus as well as in the cytosol. To interpret these findings additional experiments such as shear stress experiments and proteomics are needed to better understand the effects of PA and OA on the intestinal tract with respect to mechanotransduction.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Mechanotransduktion intestinale Zellen HCT 116 HCEC-1CT Piezo1 Aktin YAP1
Schlagwörter
(Englisch)
Mechanotransduction intestinal cells HCT 116 HCEC-1CT Piezo1 actin YAP1
Autor*innen
Janice Arline Bergen
Haupttitel (Englisch)
Influence of dietary fatty acids on mechanosensory apparatus on intestinal cell lines
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss von Fettsäuren der Ernährung auf den mechanosensitiven Apparatus von intestinalen Zelllinien
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
69 Seiten
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Giorgia Del Favero
AC Nummer
AC16633925
Utheses ID
64737
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |