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Effect of the mycotoxin destruxin E on osteoclasts and on the bone remodeling in vitro
Wiltrud Lang
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Rosa Lemmens-Gruber
DOI
10.25365/thesis.9120
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29913.49409.712353-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Knochen wird fortlaufend von Osteoblasten und Osteoklasten umgebaut. Etliche Knochenkrankheiten, am beachtenswertesten Osteoporose, stehen in Beziehung mit einem pathologischen Ungleichgewicht zwischen der Aktivität dieser Zellen. Osteoporose verursacht jährlich mehrere Millionen Knochenbrüche. Deshalb ist die Suche nach neuen antiresorptiven Wirkstoffen ein sehr sinnvolles Forschungsgebiet.
Destruxine sind cyclische Hexadepsipeptide, die von dem entomopathogenen Pilz Metarhizium anisspliae sezerniert werden. Diese Mykotoxine sind vor allem für ihre insektizide und phytotoxische Wirkung bekannt. Destruxin E ist die wirksamste Verbindung dieser Stoffklasse. Eine Studie deutet schon darauf hin, dass dieses Mykotoxin die knochenresorbierende Wirkung der Osteoklasten hemmt (Nakagawa et al., 2003).
In dieser Diplomarbeit wurde die Wirkung von Destruxin E auf Osteoklasten und auf das Knochenremodeling in vitro untersucht. Das Hauptaugenmerk galt der Hemmung der Substanz auf die knochenresorbierende Wirkung von Osteoklasten, die Hemmung der Zellzahl, sowie Veränderungen in der morphologischen Struktur und Einflüsse auf Apoptose und die Zytotoxizität. Weiters wurde die Zytotoxizität der Substanz auf Osteoblasten, sowie die Wirkung auf Zytoskelett und Apoptose untersucht. In den durchgeführten Versuchen wurde Destruxin E in den Konzentrationen 1*10-9 M, 1*10-8 M, 1*10-7 M und 1*10-6 M eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass Destruxin E die knochenresorbierende Wirkung von Osteoklasten dosisabhängig hemmt. Bei allen Konzentrationen zeigte sich ein signifikanter Unterschied in der Zellzahl von großen, runden Osteoklasten zu der Kontrollgruppe. Destruxin E hatte keine Auswirkung auf die Viabilität von Osteoblasten (außer bei 1*10-6 M), aber es hatte eine signifikante hemmende Wirkung auf die Viabilität von Osteoklastenvorläuferzellen (bei 1*10-6 M und 1*10-7 M). Die Substanz verursacht Schädigungen des Aktinring von Osteoklasten und induziert deren Apoptose, vor allem bei Konzentration 1*10-6 M and 1*10-7 M. Weiters konnten bei diesen Konzentrationen auch Auswirkungen auf das Zytoskelett von Osteoblasten und deren Apoptose festgestellt werden.
Abstract
(Englisch)
Bone is continuously remodeled by osteoblasts (synthesize bone matrix) and osteoclasts (resorb bone). Several bone diseases, most notably ostoeporosis, are related to a pathological imbalance between their activities. Osteoporosis is responsible for millions of fractures annually. Therefore the search for new anti-resorptive agents is a reasonable field of study.
Destruxins are cyclic hexadepsipeptides secreted by the entomopathogenic fungus Metarhizium anisspliae. These mycotoxins are best known for their insecticidal and phytotoxic activities. Destruxin E is the most active compound of this family. There is evidence that this mycotoxin inhibits the bone-resorbing activity of osteoclasts (see Nakagawa et al., 2003).
I investigated the effect of destruxin E on osteoclasts and bone remodeling in vitro. Main focus was the inhibition of the bone resorbing activity of osteoclasts, inhibition of osteoclast differentiation, changes in morphological structure, apoptosis and cytotoxicity. Additionally, the effect of destruxin E on the cytoskeleton of osteoblasts, on their apoptosis and its cytotoxicity was investigated.
In the experiments performed destruxin E was used in the concentrations of 1*10-9 M, 1*10-8 M, 1*10-7 M and 1*10-6 M. Destruxin E was found to inhibit the bone resorbing ability of osteoclasts in a dose-dependent manner. At all concentrations a significant inhibitory effect on the number of big round multinucleated TRAP-positive cells/osteoclasts could be observed. Destruxin E had no effect on the viability of osteoblasts at most concentrations, but had a significant inhibitory effect on the viability of osteoclast precursors at 1*10-7 M and 1*10-6 M. The test substance was also shown to cause impairment of actin rings in osteoclasts (markers of active osteoclasts) and induction of apoptosis. At 1*10-6 M and 1*10-7 M of destruxin E the actin rings were completely disrupted and only apoptotic cells were found. Additionally, an effect on the cytoskeleton of osteoblasts and on apoptosis at the same concentration of the destruxin E could be found.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
bone destruxin E mycotoxin osteoclasts osteoblasts resorption inhibition cyclodepsipeptides cytotoxicity TRAP
Schlagwörter
(Deutsch)
Knochen Destruxin E Mykotoxin Osteoklasten Osteoblasten Resorption Hemmung TRAP
Autor*innen
Wiltrud Lang
Haupttitel (Englisch)
Effect of the mycotoxin destruxin E on osteoclasts and on the bone remodeling in vitro
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss des Mykotoxins Destruxin E auf Osteoklasten und auf das Knochenremodeling in vitro
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
IX, 97 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Rosa Lemmens-Gruber
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines
AC Nummer
AC08092635
Utheses ID
8222
Studienkennzahl
UA | 474 | | |