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Metabolic control of inflammatory processes
Rebecca Schmidt
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Christopher Gerner
Mitbetreuer*in
Andrea Bileck
DOI
10.25365/thesis.80475
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-27446.62702.259098-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Chronische Entzündungen tragen zu altersbedingten und inflammatorischen Krankheiten, wie beispielsweise Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen, bei, wobei mitochondriale Dysfunktion eine zentrale Rolle spielt. Oxidative Schäden an Mitochondrien führen zu mitochondrialer Dysfunktion, welche zu einem gestörten Energiemetabolismus und der Aktivierung entzündlicher Signalwege führt. Dabei verstärken sich entzündliche Signalübertragung und oxidativer Stress gegenseitig, was in einem selbstverstärkenden Kreislauf von mitochondrialem Schaden, oxidativem Stress und Entzündung resultiert. Altern und oxidativer Stress sind miteinander verbunden, da oxidative Schäden mit der Zeit akkumulieren können. Fibroblasten sind zentrale Mediatoren von entzündlichen Prozessen, die inflammatorische und Matrix-Remodellierungs-Faktoren sekretieren. Anhaltend aktivierte Fibroblasten tragen wesentlich zur Aufrechterhaltung chronischer Entzündungen bei und stellen ein potenzielles therapeutisches Ziel dar. Diese Masterarbeit untersucht die Effekte von oxidativ Stress-induzierten mitochondrialen Schäden auf die Entzündungsantwort in Abhängigkeit vom biologischen Zellalter. Zur Induktion von oxidativem Stress und mitochondrialem Schaden wurde das Peroxid tert-Butylhydroperoxid (TBHP) verwendet, und die Entzündungsreaktion wurde mit dem Zytokin Interleukin-1β (IL-1β) hervorgerufen. Um altersbedingte Unterschiede festzustellen, wurden adulte Fibroblasten (NHDF) mit embryonalen (Detroit 551) verglichen. Veränderungen im Zell- sowie sekretorischen Proteom wurden mittels quantitativer Massenspektrometrie untersucht. Die Entzündungsantwort wurde in Fibroblasten erfolgreich ausgelöst und durch bekannte Entzündungs-assoziierte Proteine bestätigt. Die Regulation von Mitochondrialen Proteinen und Redox-assoziierte Proteine bestätigten, dass TBHP oxidativen Stress und mitochondriale Störungen auslöst. Die adulten und embryonalen Fibroblasten unterschieden sich sowohl in ihrem Proteom als auch in ihrer Toleranz gegenüber TBHP, wobei NHDF über höhere Mengen antioxidativer Proteine verfügten und höhere TBHP-Konzentrationen tolerierten, während Detroit-551-Zellen erst zeitlich verzögerte Anpassungen zeigten. Die oxidative Vorbelastung durch TBHP vor der IL-1β-Stimulation beeinflusste die inflammatorische Antwort proteinspezifisch, insbesondere nach 48 Stunden, was darauf hindeutet, dass oxidativer Stress die Entzündungsreaktion in Fibroblasten zeitverzögert moduliert. Zusammenfassend wurde gezeigt, dass Fibroblasten altersabhängige Unterschiede in der Reaktion auf oxidativen Stress und entzündliche Reize aufweisen und dass durch oxidativen Stress verursachte mitochondriale Schäden die Entzündungsreaktionen modulieren.
Abstract
(Englisch)
Chronic inflammation plays a role in age-related and inflammatory diseases, including cardiovascular diseases and cancer. Mitochondrial dysfunction is a key contributor to chronic inflammation and age-related diseases. Oxidative stress and inflammatory signaling can reinforce each other in a self-enhancing cycle, amplifying mitochondrial damage and inflammatory responses. Mitochondrial dysfunction often arises from oxidative damage to mitochondria, which disrupts energy metabolism and promotes inflammatory signaling. Oxidative stress contributes to aging by progressive accumulation of oxidative damage. Fibroblasts are central mediators of inflammation that secrete inflammatory signaling molecules and matrix-remodeling factors. Persistent activation of fibroblasts sustains chronic inflammation, making fibroblasts therapeutic targets for inflammatory diseases. This thesis investigates how oxidative stress-induced mitochondrial damage affects inflammatory responses in fibroblasts and how these effects differ with biological age. Oxidative stress and mitochondrial damage were induced using tert-butyl hydroperoxide (TBHP), while inflammation was triggered by the cytokine interleukin-1β (IL-1β). Adult primary fibroblasts (NHDF) were compared to embryonic Detroit 551 fibroblasts to assess age-related differences. Global proteomic profiling of the cellular proteome and secretome was performed using label-free quantitative mass spectrometry. IL-1β successfully induced inflammatory signaling and regulated known inflammation-associated proteins. TBHP triggered oxidative stress and altered redox-associated and mitochondrial proteins, confirming mitochondrial perturbation. The two fibroblast models displayed distinct basal proteomes, with NHDF cells possessing higher levels of proteins involved in prevention of oxidative stress and greater tolerance to TBHP, while Detroit 551 cells showed delayed adaptation to oxidative stress. Oxidative pre-stress prior to IL-1β stimulation affected inflammatory responses in a protein-specific manner, particularly after 48 h, suggesting that oxidative stress modulates inflammatory response in fibroblasts, in a time-delayed fashion. Overall, this thesis demonstrates that fibroblasts exhibit age-related differences in the response to oxidative stress and inflammatory stimuli, and that oxidative stress-induced mitochondrial damage modulates inflammatory responses.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Proteomics Fibroblasten mitochondriale Dysfunktion
Schlagwörter
(Englisch)
Protemics fibroblasts inflammatory response mitochondrial dysfunction
Autor*innen
Rebecca Schmidt
Haupttitel (Englisch)
Metabolic control of inflammatory processes
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
IX, 80 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christopher Gerner
Klassifikation
35 Chemie > 35.39 Analytische Chemie. Sonstiges
AC Nummer
AC17790143
Utheses ID
79478
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |