Titelaufnahme

Titel
Treatment of cardio-metabolic disease by immunological targeting of osteopontin / submitted by Nicole Gabriele Grün, MSc
Weitere Titel
Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen durch immunologisches Targeting von Osteopontin
Verfasser / VerfasserinGrün, Nicole Gabriele
Begutachter / BegutachterinZeyda, Maximilian ; Stulnig Thomas M.
ErschienenWien, 2016
UmfangXVI, 83 Blätter : Illustrationen, Diagramme, Karten
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Quelle der Aufnahme
Teile auch erschienen in Translational Research http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27490454
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Osteopontin / Adipositas / Atherosklerose / Fettgewebsentzündung / Tiermodell / Immunisierung / Zytokine / Diabetes
Schlagwörter (EN)osteopontin / obesity / atherosclerosis / adipose tissue inflammation / animal model / immunization / cytokines / diabetes
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-7263 Persistent Identifier (URN)
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Treatment of cardio-metabolic disease by immunological targeting of osteopontin [3.34 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Adipositas führt zu einer chronischen Entzündung, die ihren Ursprung im Fettgewebe hat. Dabei weist das Fettgewebe eine erhöhte Expression von Entzündungsparametern auf, welche als pro-inflammatorische Zytokine bezeichnet werden. Darunter befindet sich ein Schlüsselprotein, das sogenannte Osteopontin (OPN), welches nicht nur in der Adipositas, sondern auch bei Adipositas-induzierten Erkrankungen wie Insulinresistenz, Typ 2 Diabetes Mellitus oder Atherosklerose eine wichtige pathophysiologische Rolle spielt. OPN wird als Glykoprotein beschrieben, welches von Immunzellen, Muskelzellen, Hepatozyten, Epithel- und Endothelzellen exprimiert wird. Im Laufe eines Entzündungsprozesses wird OPN enzymatisch gespalten, wodurch es zusätzliche Integrinbindestellen hervorbringt. Auf Grund der wachsenden Anzahl adipöser Patienten und der damit verbundenen kardio-metabolischen Erkrankungen steigt die Zahl der kardiovaskulären Mortalität weltweit. Daher werden neue Interventionen benötigt, um diesem jährlich steigenden Ausmaß Einhalt zu gebieten. Hierbei stellt OPN ein neues und interessantes Molekül zur Entwicklung von präventiven und/oder therapeutischen Ansätzen dar. Ziel dieser PhD Arbeit war die Evaluierung von Peptid-basierenden Vakzinen, die Antikörper gegen die Integrinbindestellen von murinem OPN bilden, und somit funktionell zu einer Verbesserung von Insulinresistenz, Fettgewebsentzündung und Atherosklerose in einem Adipositas- (DIO) und kardio-metabolischen Mausmodell führen sollten. Um den Therapieansatz in einem humanen System testen zu können, wurde ein humanisiertes OPN (hSPP1) Mausmodell generiert, welches durch eine fettreiche Diät adipös (DIO Modell) wird. In diesem Modell wurden humane OPN-Peptide, das rekombinante OPN Protein und die geschnittenen OPN Fragmente getestet. Die Ergebnisse zeigen sehr klar, dass die aktive Immunisierung mit murinen OPN-Peptiden keine Verbesserung der Fettgewebsentzündung, Insulinresistenz und Atherosklerose hervorruft. Obwohl die Evaluierung des humanisierten Mausmodells zur positiven Entwicklung von Adipositas-induzierter Insulinresistenz, Fettgewebs- und Leberentzündung führte, konnte die Immuntherapie mit humanen OPN-Peptiden und Proteinen keine effizienten Antikörpertiter produzieren, wodurch die Bindung des endogenen OPN Proteins nicht möglich war. Zusammenfassend legen die Ergebnisse nahe, dass die aktive Immunisierung, sowohl im murinen als auch im humanen in vivo System, nur bedingt Antikörper produziert, welche jedoch nicht in der Lage sind ein körpereigenes Protein zu binden. Dadurch sollten sich weitere Studien auf das Design und mögliche Änderungen im Bezug auf Epitope und Adjuvantien fokussieren, um diesen Therapieansatz zu verbessern.

Zusammenfassung

Obesity is associated with a chronic low-grade inflammation that has its origin in adipose tissue (AT) characterized by increased abundance of inflammatory cells and secretion of inflammatory adipokines. The multifunctional glycophosphoprotein osteopontin (OPN) was first described as a T-helper type 1 cytokine and is predominantly expressed by T cells, macrophages, smooth muscle cells, hepatocytes as well as by epithelial and endothelial cells. OPN plays a pathological role in obesity-mediated complications including insulin resistance, type 2 diabetes (T2DM), non-alcoholic fatty liver disease and cardiovascular disease (CVD). The centrally located arg-gly-asp (RGD) domain has been recognized to bind integrins and is a well-described adhesive motif as in other proteins. Under inflammatory conditions OPN is proteolytically cleaved by thrombin and matrix metalloproteinases (MMPs) leading to the exposure of additional integrin binding sites. The increasing prevalence of obesity and its close association with metabolic and cardiovascular disease leads to a rising medical costs and hence economic burden. Therefore, novel strategies have to be developed to prevent or treat cardio-metabolic and cardio-vascular diseases triggered by obesity.

The first aim of the thesis was to evaluate peptide-based vaccines against the integrin binding sites of murine OPN and to further examine whether this active immunization approach is functional in reducing insulin resistance, metabolic tissue inflammation and atherosclerosis in a diet-induced obesity (DIO) and cardiometabolic mouse model. The second aim was to establish a humanized OPN (hSPP1) mouse and to evaluate its functionality as a DIO model. The humanized model was further investigated in an immunogenicity study, in which the functionality and efficacy of human OPN-derived peptides and OPN protein fragments were tested.

Here I demonstrate that active immunization with murine OPN-derived peptides did not improve obesity-associated AT inflammation, insulin resistance and atherosclerosis in mice. Moreover, although, the humanized OPN mouse model successfully developed obesity, AT and liver inflammation, and insulin resistance, the immunogenicity study revealed low antibody titers which were insufficient to bind endogenous OPN protein and its cleavage products. These results provide evidence that immunological targeting of adhesive motifs like RGD on endogenous proteins may cause unexpected challenges and therefore needs further investigation with special focus on vaccine epitopes and design.