phosphatidylserin-exposition an der membran roter blutzellen als apoptose-marker und...
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Phosphatidylserin-Exposition an der Membran roter Blutzellen als
Apoptose-Marker und Aggregationsparameter
Master-SeminarBenjamin Hanf
13.06.2012
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PS: Phosphatidylserin
Vorlesung I. Bernhardt Biophysik Lipid-Übersicht
Grundlagen: PS
3
10x 1x
Grundlagen: Aufrechterhaltung der Asymmetrischen Lipid-Verteilung im Bilayer
Modell Bilayer (Modifiziert nach Zwaal et al., 2005)
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Aussortieren alter Blutzellen in der Milz
Retikulozyt(RNA / DNA Reste)
(Hämoglobin)
Phagozytose
Max. 120 Tage
4Lebenszyklus RBCs (Modifiziert nach Silbernagel und Despoupolos et al., 2004)
5
PS: Bedeutung bei Thrombusbildung
Thrombusbildung altes Modell (modifiziert nach http://www.highimpact.com/animations/medical-animations/MED01296/ )
6
Thrombusbildung neues Modell
Thrombusbildung (Modifiziert nach B. Nguyen 2010)
7
Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
8
PS-Exposition von RBCs mit LPA, A23187 und PMA (Bach Nguyen 2010)
PS-Exposition mit LPA, A23187 und PMA
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Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
10
Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
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PS-Exposition von RBCs mit PMA +/- Ca2+ (Bach Nguyen 2010)
Modell PMA: Einfluss von Ca2+ auf die PS-Exposition
12
Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
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Inhibierung der PKC und Einfluss auf die PS-Exposition von RBCs (Bach Nguyen 2010)
Einfluss von PKC auf die PS-Exposition
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Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
Ca2+
A23187
PS PS
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
PKC
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
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Links: Immitierter Gardos-Kanal mittels Valinomycin (Ionophor, K+-Transport)Rechts: Blockierung des Gardos-Kanals (Bach Nguyen 2010)
Einfluss von Gardos-Kanal auf die PS-Exposition
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Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
Ca2+
A23187
PS PS
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
A23187
Ca2+
PKC
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
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Einfluss von Gardos-Kanal auf die PS-Exposition
Stimulierung der RBC mit A23187 und Inhibierung des Gardos-Kanals mit Charybdoxin (Bach Nguyen 2010)
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Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
19
Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
mOsm
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
20
Einfluss von osmotischen Druck auf die PS-Exposition (Bach Nguyen 2010)
Einfluss von osmotischen Druck auf die PS-Exposition
Schwarz: Ohne Ca2+
Weiß: Mit Ca2+
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Einfluss von osmotischen Druck auf die PS-Exposition
Einfluss von osmotischen Druck auf die PS-Exposition (Bach Nguyen 2010)
Schwarz: Ohne Ca2+
Weiß: Mit Ca2+
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Einfluss von Vorhandensein von ATP auf die PS-Exposition
Einfluss von ATP auf die PS-Exposition (Bach Nguyen 2010)
23
Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
PS PS
Flip
pase
X*ATP
Ca2+
mOsm
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
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Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
PS PS
Flip
pase
X*ATP
Ca2+
mOsm
Caspasen
Oxidativer Stress
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
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Aktivierung der Caspasen durch ZnCl2, Oxidativer Stress durch tert-Butyl-Perhydroxid (Bach Nguyen 2010)
Einfluss von Caspasen und oxidativem Stress auf die PS-Exposition
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Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)
PGE2, LPA Ca2+
Gardos-Kanal
H 2O, K
+ , Cl-
H2O, K+, Cl-
Scra
mbl
ase
induziert
PKC
Ca2+
A23187
Ca2+
PS PSPMA
aktiviert
Entwicklung des Modells der PS-Exposition
PS PS
Flip
pase
X*ATP
Ca2+
mOsm
Caspasen
Oxidativer Stress
Signalkaskade von RBCs (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
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Weiß: Fluo-4 (Ca2+) + Annexin V (PS)Gelb: Nur Fluo-4 (Bach Nguyen 2010)
Beispiel einer Zelladhäsion bei RBCs induziert durch LPA (Steffen 2011)
Relevanz von intrazellulärem Ca2+ auf die PS-Exposition
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PS---Ca2+---PSRezeptor CD36
Adhäsion von RBCs durch Phosphatidylserin (Bach Nguyen 2010, Yamaja Setti et al., 2002)
Adhärentes Verhalten von RBCs mit A23187, LPA und PMA
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Ca2+ CD36
FACS-Messung von Adhäsion von RBCs mit Ca2+ und Rezeptor CD36, mitte: Negativkontrolle (Yamaja Setti et al., 2002)
Adhäsion von RBCs mit Ca2+ und Rezeptor CD36
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Adhäsion von RBCs mit Ca2+ und Rezeptor CD36, blaue Punkte: PS, rosa Y: CD36 (Bach Nguyen 2010)
Modell zur Adhäsion von RBCs mit Ca2+ und Rezeptor CD36
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Bsp. An Krankheiten: Fehler in PS-Exposition
- Scott-Syndrom (Bluterkrankheit)
- Antiphospholipid-Syndrom (erhöhtes Risiko zu Thrombosen)
- Sichelzellanämie (erhöhte PS-Exposition Risiko zu Thrombosen)
- Nierensteine (Bindung von Ca2+ auf Nierenzellen)
- Malaria (erhöhter oxidativer Stress sowie Ca2+ -Aufnahme Risiko zu Thrombosen)
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Scott-Syndrom (Bluterkrankheit)
RBC (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
PS
PSPS
PS
PS
PS
PS PS
PGE2, LPA
Scra
mbl
ase
33
Antiphospholipid-Syndrom (erhöhtes Risiko für Thrombose)
PS
33RBC (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
PS
PS
PSPS
mit Phospholipid - assoziiertes Protein
Antiphospholipid
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Sichelzellanämie (erhöhtes Risiko für Thrombose)
PS PS
RBC (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
PS PS
Tran
sloca
seKationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Scra
mbl
ase
35
Nierensteine
Nierenzelle (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
Oxalat-Kristall
PS
PS
PS
PS
Malaria (erhöhtes Risiko für Thrombose)
PS PS
RBC (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)
Kationen-Kanal
(2-wertige Kationen; Ca2+)Ca2+
Scra
mbl
ase PS PS
Oxidativer Stress
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- Modell der PS-Exposition von RBCs- Signalmolekülen (Gardos-Kanal, Ca2+)- oxidativer Stress- osmotischer Druck- Einfluss von Caspasen
- Modell zur Adhäsion von PS- PS---Ca2+---PS- Rezeptor CD36
- Krankheiten bei fehlerhafter PS-Exposition- 5 Beispiele
Zusammenfassung
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Referenzen
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39
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