Hormonsignalkaskaden

Question 1

Was sind endokrine Disruptoren?
Mit welchen Krankkeiten/Probleme assoziieren sie?
Wo kommen sie vor?

Answer 1

Chemikalien (natürlich vorkommend als auch durch Menschen erzeugt), die mit dem endokrinen System interagieren – und dieses durch Aktivierung oder Inhibierung schädigen

Endokrine Disruptoren assozieren mit:
• Entwicklungsstörungen
• Veränderter Fruchtbarkeit
• ZNS Dysfunktionen
• Aberrante Immunantwort
• …

Endokrine Disruptoren sind in vielen Haushaltsprodukten vorhanden, z.B.
• Einigen Plastikflaschen
• Konservenmaterialien
• Detergenz
• Essen
• Kosmetik
• Pestizide
• Spielzeug….

Question 2

zwei Arten von endokrinen Disruptoren

Answer 2

Hormonmimiker
Hormonblocker

Question 3

Beispiele für endokrine Disruptoren

Answer 3

Arsen — Kontaminant in Trinkwasser oder Meerestieren

Bisphenol A (BPA) — wird genutzt um Polycarbonate Plastik zu generieren

Phytoestrogene — natürlich vorkommende Substanzen in Pflanzen, welche hormonartige Aktivität aufweisen, wie Genistein oder Daidzein (z.B. in Soja, Tofu)

Polybrominierte Diphenylether (PBDE) — genutzt für die Herstellung von Flammschutzmitteln für Haushaltsprodukte (z.B. in Teppichen)

Polychlorierte Biphenyle (PCB) — genutzt in oder Bestandteil von Transformatoren, Schmiermittel, Weichmacher

Triclosan — kann in anti-mikrobiellen Produkten (Waschseife) vorkommen

Question 4

Wo finden Hormonsignalkaskaden insbesondere statt (Organe)?

Answer 4

Leber
Fettgewebe
Muskel
Gehirn/Nervensystem

Question 5

Nenne negative Modulatoren der Insulinsignalkaskade

Answer 5

JNK
IKK
SOCS

Question 6

Wann untersucht man die Hormonsignalkaskade (bei welchen pathophysiologischen Zuständen)?

Answer 6

Oxidativer Stress
Mitochondrialer Stress
ER Stress
Inflammation
Hyperlipidämie

Question 7

Auswirkungen von Ser/Thr Kinasen auf die Insulinsignalkaskade?
Wodurch wird eine Aktivierung bewirkt?

Answer 7

Aktivierung der Ser/Thr Kinasen bewirkt eine inhibierende Phosphorylierung der Insulinsignalmoleküle.
Konsequenz –> hemmende Ser/Thr-Phosphorylierung des IR, IRS und Akt-Kinase führen zu Insulinresistenz

Eine Aktivierung der Ser/Thr Kinasen wird z.B. bewirkt durch Lipotoxizität, Inflammation, Hyperglykämie, mitochondrialer, oxidativer und ER Stress

Question 8

Wie wirkt Insulin (allgemeine Wirkungen)?

Answer 8

Hepatische Glukoseproduktion (-)
Lipolyse (-)
Thermogenese via BAT-Aktivität (+)
Fruchtbarkeit (+)
Adiposität (+)
Gehirnfunktion, Stimmung (+)
Appetit (+)

Question 9

Zwei Ansätze, um Hormonsignalkaskaden zu untersuchen (am Beispiel Insulin)

Answer 9

Biochemische Analyse (WB, qPCR)
Analyse physiologischer Konsequenzen der Insulinwirkung

Question 10

Vor- und Nachteile von in vitro Experimenten mit immortalisierten Neuronen

Answer 10

(+)
Einfach zu kultivieren
Proliferation
Schnell
Günstig
Viele Experimente durchführbar
Genetische Modifizierung
Sehr nützlich um konservierte Signalwege zu untersuchen

(-)
Zellteilung
Erhöhte Stoffwechselrate
Nicht-differenziert
Stellt nicht adäquat die intrinsischen Eigenschaften des Organs dar
Nicht-physiologisches Zellmodell

Question 11

Vor- und Nachteile primärer Zellkulturen

Answer 11

(+)
Physiologisches in vitro Modell
“normaler” Stoffwechsel
Reagiert auf physiologische Stimulationen
Weist Spezifitäten von Organbereichen auf
Bestes in vitro Modell, falls verfügbar

(-)
Schwierig zu kultivieren
Limitierte Anzahl an Zellen
zeitraubend
teuer
oft nur 1 Experiment pro Ansatz möglich
Schwierig zu transfizieren

Question 12

Vor- und Nachteile von Ex vivo Experimenten

Answer 12

(+)
Physiologisches Modell
u.U. kurzfristig kultivierbar
Reagiert auf physiologische Stimulationen
Weist Spezifitäten von Organbereichen auf
Effekt ist eine Kombination von unterschiedlichen Zellpopulationen
Vergleich unterschiedlicher Stoffwechsellagen möglich

(-)
zeitraubend
oft nur ein Experiment pro Organkultivierung möglich
teuer
Keine Zelltypspezifität
Tiere müssen genutzt werden

Question 13

Welche Methoden sind geeignet, um kurzfristige und langfristige Auswirkungen auf Hormonsignalkaskaden zu zeigen?

Answer 13

kurzfristig: Biochemische Analyse (in vitro, ex vivo Experimente, WB, qPCR)

langfristig: Analyse physiologischer Konsequenzen (ITT, Verhaltensanalyse nach Stimulanzgabe (in vivo Analyse: zB vena cava Injektion)

Question 14

Was ist bei der Untersuchung von Signalkaskaden zu beachten?

Answer 14

Untersuchung in möglichst verschiedenen Modellen
zB Inhibitoren (S961)
pathophysiologische Stimulation: nährstoff-induzierte Insulinresistenz (Palmitat-induziert)

Question 15

Wie funktionieren ex vivo Experimente?

Answer 15

Gewebe wird in einer Kammer in physiologischer Nährlösung gehalten
Gasaustausch ist wichtig, um Apoptose zu verhindern (95% O2, 5% CO2)
Inkubation für mind. eine Stunde bevor die Stimulation startet

Question 16

Welche Form können Verhaltensexperimente annehmen?
Was sind die Voraussetzungen für eine Verhaltensanalyse?

Answer 16

Genetisches Modell oder spezifische Insulingabe (z.B.: ICV oder intranasale Insulingabe) mit anschließendem Verhaltenstest.

Der Test muss standardisiert sein und sollte ein Hauptmerkmal der Insulin-induzierten Veränderung sein.

Beispiel:
Intranasale Insulingabe verändert Konflikt-basiertes Angstverhalten
–> HFD verändert den Einfluss von zentralnervös appliziertem Insulin

Question 17

Klausurfrage: Hormonsignalkaskadenanalyse: kurzfristige, langfriste Methoden, Vorteile und Nachteile davon.

Answer 17

kurzfristig: Biochemische Analyse (in vitro, ex vivo Experimente, WB, qPCR)
- Vorteile: in vitro immortalisierte Neurone sind günstig
- Nachteile: nur Zellkultur und ex vivo sind physiologische Modell, immortalisierte Neurone sind unphysiologisches Modell, sind aber sind teuer

langfristig: Analyse physiologischer Konsequenzen (ITT, Verhaltensanalyse nach Stimulanzgabe (in vivo Analyse: zB vena cava Injektion)
- Vorteile: physiologisches Modell, weitreichende Konsequenzen und Zusammenhänge untersuchbar
- Nachteile: aufwendig, Ethikrat