Titelaufnahme

Titel
Proteomics analysis of the stress response of mesothelial cells after exposure to peritoneal dialysis fluid / Klaus Kratochwill
Verfasser / VerfasserinKratochwill, Klaus
Begutachter / BegutachterinAufricht,, Christoph
Erschienen2009
Umfang134 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2009
Anmerkung
Zsfassung, abstract
Quelle der Aufnahme
www.meduniwien.ac.at/poet
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Peritonealdialyse / Hitzeschockproteine / 2D Gelelektrophorese / Protein-Interaktionsnetzwerke / Analyse biologischer Prozesse
Schlagwörter (EN)peritoneal dialysis / heat shock proteins / 2D gel electrophoresis / protein interaction networks / analysis of biological processes
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-7030 Persistent Identifier (URN)
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Proteomics analysis of the stress response of mesothelial cells after exposure to peritoneal dialysis fluid [3.37 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Peritonealdialyse (PD) als Form der Nierenersatztherapie wird häufig durch technisches Versagen der Therapie gestört.

Peritonealdialyseflüssigkeiten (PDF) verursachen eine Schädigung der peritonealen Mesothelzellschicht durch ihre Zytotoxizität. Da von den beteiligten zellulären Prozessen bisher nur einzelne Elemente untersucht wurden, sollte die mesotheliale Stressantwort auf PDF und dessen einzelne Bestandteile in dieser Studie auf einem globalen Niveau untersucht werden. Immortalisierte Mesothelzellen (MeT-5A) wurden entweder einfach oder mehrmals mit "ganzem" PDF oder mit Medien, die die einzelnen physikochemischen Eigenschaften von PDF widerspiegeln, oder mit Kontrollmedium stimuliert. Proteomics- und Bioinformatik-Methoden wurden miteinander kombiniert, um die auftretenden Effekte in den Mesothelzellen zu untersuchen. Die Proteinexpression wurde mittels zweidimensionaler Gelelektrophorese und Coomassie Blau Färbung oder Fluoreszenzmarkierung der Proteine gemessen und signifikant veränderte Protein-Spots wurden mittels MALDI-TOF und MS Techniken identifiziert.

Die Listen der experimentell identifizierten Kandidaten-Proteine wurden mittels einer "next neighbor" Methode erweitert und auf biologische Prozesse, die einen statistisch signifikant überproportionalen Anteil aufweisen, überprüft. Um dem Problem der falsch-positiven Kandidaten in 2D Gelen zu engegnen, wurden in weiterer Folge nur die Kandidaten untersucht, die auch hier signifikant waren. Einzelne PDF Exposition führt zu einer Reduktion von allgemeinen zellulären Prozessen zugunsten reparativer Mechanismen, darunter Protein-Metabolismus, - Modifikation und Faltung, wobei die Chaperone die Hauptgruppe darstellten. Die beobachteten biologischen Prozesse, die von dieser PDF Exposition ausgelöst wurden, enthielten hauptsächlich funktionell verwobene "multi-tasking Proteine", die auch zur zytoskeletalen Reorganisation sowie zu Immunmechanismen beitragen. Die Analyse der Exposition von Mesothelzellen gegenüber den einzelnen toxischen Eigenschaften der PDF ergab einen Dämpfungseffekt auf Chaperone sobald Glukoseabbauprodukte im Medium vorhanden waren. Wiederholte PDF Exposition führte zu einer verzögerten Protein Regulation, die eine Inhibition der Stressantwort, durch hohe Niveaus von bereits induzierten Chaperonen, darstellt. Die identifizierten Proteine konnten in geringerem Ausmaß zu akuten Schädigungsmechanismen zugeordnet werden, waren aber öfter Bestandteil von spezialisierten zellulären Funktionen mit einer insgesamt verminderten Anzahl von "multi-tasking Proteinen". Dieses Ergebnis stimmt hervorragend mit dem Konzept der Konditionierung und Zytoprotektion überein. Diese Studie beschreibt das veränderte Proteom von Mesothelzellen während der Erholung von PDF Stress und Anpassung auf wiederholten Stress. Eine breit gefächerte Stressantwort mit einer Vielzahl von überlappenden Prozessen und "multi-tasking Proteinen" verändert sich im Zuge der repetitiven Exposition gegenüber PDF hin zu einer spezialisierten Antwort mit nur wenigen Prozessen und wenigen Proteinen, die gleichzeitig mehrere Aufgaben erfüllen. Die Dämpfung der Stressantwort wird möglicherweise durch spezifische Toxine, wie die Glukoseabbauprodukte, verursacht.

Zusammenfassung (Englisch)

Renal replacement therapy by peritoneal dialysis is frequently complicated by technical failure. Peritoneal dialysis fluids (PDF) cause injury to the peritoneal mesothelial cell layer due to their cytotoxicity. As only isolated elements of the involved cellular processes have been studied before, this study aimed at a global assessment of the mesothelial stress response to isolated and combined stressors of PDF. Immortalized mesothelial cells (MeT-5A) were stimulated by single or repeated exposure to 'full' PDF, or media containing only isolated physicochemical properties of PDF or control medium. Proteomics and bioinformatics techniques were combined to study effects in mesothelial cells. Protein expression was assessed by two-dimensional gel electrophoresis using Coomassie blue staining or fluorescent labeling techniques for protein detection, and significantly altered spots were identified by MALDI-TOF MS and MS techniques. The lists of experimentally derived candidate proteins were expanded by a next neighbor approach and analyzed for significantly enriched biological processes. To address the problem of an unknown portion of false positive spots in 2DGE, only proteins showing significant p-values on both levels were further interpreted. Single PDF exposure resulted in reduction of biological processes in favor of reparative responses, including protein metabolism, modification and folding, with chaperones as a major subgroup. The observed biological processes triggered by this acute PDF exposure mainly contained functionally interwoven multi-tasking proteins contributing as well to cytoskeletal reorganization and defense mechanisms. When analyzing the response to isolated toxic stimuli of PDF, a dampening effect on chaperones could be observed as soon as glucose degradation products were present in the treatment medium. Repeated PDF exposure resulted in attenuated protein regulation, reflecting inhibition of stress responses by high levels of pre-induced chaperones. The identified proteins were less attributable to acute cellular injury but rather to specialized functions with a reduced number of involved multi-tasking proteins. This finding agrees well with the concept of conditioning effects and cytoprotection. In conclusion, this study describes the re-programmed proteome of mesothelial cells during recovery from PDF exposure and adaption to repetitive stress. A broad stress response with a number of highly overlapping processes and multi-tasking proteins shifts towards a more specific response of only few less overlapping processes. Stress responses might be dampened by specific stressors such as glucose degradation products.