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Effects of an enterocyte-specific knockout of arginase 2 on nitric oxide homeostasis and intestinal barrier permeability in mice
Kyra Victoria Anastopoulos
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Biology
Betreuer*in
Ina Bergheim
DOI
10.25365/thesis.80798
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24771.96876.119742-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Mit der zunehmenden Prävalenz von Erkrankungen, die mit einer Störung der intestinalen Barriere assoziiert sind, gewinnt das Verständnis der Mechanismen zur Regulation der epithelialen Integrität zunehmend an Bedeutung. Arginase 2 (Arg2) ist ein mitochondriales Enzym, das die Aktivität der induzierbaren Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS) durch Konkurrenz um das Substrat L-Arginin reguliert. Das von iNOS gebildete Stickstoffmonoxid (NO) gilt als zentraler Mediator der intestinalen Barrieredysfunktion und wird mit der Entstehung von Erkrankungen im Zusammenhang mit einem „Leaky Gut“ in Verbindung gebracht. Frühere Studien zeigten, dass eine verminderte Arginaseaktivität im Dünndarm mit Veränderungen der NO-Homöostase und einer beeinträchtigten Barrierefunktion assoziiert ist. Zur weiteren Untersuchung dieses Zusammenhangs wurde in der vorliegenden Studie ein enterozytenspezifisches Arg2-Knockout-Mausmodell analysiert. In männlichen Arg2-Knockout- und Wildtyp-Tieren im Alter von 3–5 Monaten wurde die Arginaseaktivität im Dünndarm bestimmt. Zusätzlich wurden die Proteinexpression von Arg2 und Occludin mittels Western Blot und Immunhistochemie analysiert. Die Nitritkonzentration als Indikator für die NO-Synthese mit dem Griess-Assay gemessen. Die intestinale Permeabilität des Dünn- und Dickdarms wurde mithilfe eines ex vivo Everted-Gut-Sac-Modells sowie eines Xylose-Permeabilitätsassays bestimmt. Zudem wurden Leberhistologie, NAFLD-Aktivitätsscore und hepatische Triglyzeridspiegel analysiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die enterozytenspezifische Deletion von Arg2 in Mäusen mit Veränderungen des Tight-Junction-Proteins Occludin im Dünndarm, erhöhter Permeabilität im Dickdarm sowie Anzeichen einer Leberentzündung assoziiert ist, während keine signifikanten Veränderungen der Nitritkonzentrationen im Dünndarm festgestellt wurden. Weitere Studien sind erforderlich, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen und mögliche Relevanz für die menschliche Gesundheit zu klären.
Abstract
(Englisch)
With the increasing prevalence of intestinal barrier–related diseases, understanding the mechanisms regulating epithelial integrity is of growing importance. Arginase 2 (Arg2) is a mitochondrial enzyme that regulates inducible nitric oxide synthase (iNOS) through competition for substrate L-arginine. iNOS-derived nitric oxide (NO) is a crucial mediator of intestinal barrier dysfunction and has been linked to the development of diseases related to leaky gut. Previous studies have shown that reduced arginase activity in small-intestinal tissue is linked to alterations in NO homeostasis and impaired barrier function. To better understand this link, this study investigated an enterocyte-specific Arg2 knockout mouse model. In male Arg2 knockout and wild-type animals aged 3-5 months, arginase activity was measured in small-intestinal tissue, and Arg2 and occludin protein levels were analyzed by Western blot and immunohistochemistry. Nitrite concentration, an indicator of NO synthesis, was measured using the Griess assay. Intestinal permeability of the small and large intestines was assessed using an ex vivo everted gut-sac model and a xylose permeability assay. Liver histology was evaluated by hematoxylin and eosin staining, and NAFLD activity scoring, and liver triglyceride levels were quantified. Our data suggest that the enterocyte-specific Arg2 knockout in mice is associated with alterations of tight-junction protein occludin in small-intestinal tissue, increased intestinal permeability in the large intestine, signs of liver inflammation, and no significant changes in nitrite levels in small-intestinal tissue. Further studies are needed to explore the molecular mechanisms of this knockout's effects, its role in NO homeostasis, and implications for human health.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
enterozytenspezifisches Arg2-Knockout-Mausmodell
Schlagwörter
(Englisch)
Enterocyte-specific Arginase 2 knockout
Autor*innen
Kyra Victoria Anastopoulos
Haupttitel (Englisch)
Effects of an enterocyte-specific knockout of arginase 2 on nitric oxide homeostasis and intestinal barrier permeability in mice
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
IX, 66 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ina Bergheim
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC17826944
Utheses ID
80147
Studienkennzahl
UA | 066 | 865 | |