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Da die durchschnittliche Lebenserwartung des Menschen höher wird, beobachten wir eine Anhäufung verschiedener altersbedingter Krankheiten, die es zu heilen gilt. Einige von diesen werden mit seneszenten Zellen in Verbindung gebracht, welche sich mit dem Alter in unseren Geweben anreichern. Seneszente Zellen unterscheiden sich von proliferierenden Zellen durch verschiedene inhärente Eigenschaften wie z.B. durch die Ausscheidung von entzündungsfördernden Botenstoffen, einer Resistenz gegen bestimmte Apoptose Wege oder die Anhäufung von fehlerhaft gefalteten Proteinen. Die Proteinhomöostase ist wichtig für eine Zelle. Eine Anhäufung von beschädigten Proteinen kann Apoptose durch die "Unfolded Protein Response" auslösen, was das Proteasom oder die Inhibierung von Chaperonen als potenzielles Ziel in der Senotherapie suggeriert. Hsp90-Inhibitoren wurden erst unlängst als eine neue Klasse an Senolytika entdeckt. Einige von ihnen zählen zu den natürlich vorkommenden Polyphenolen, wie z.B. Quercetin. Verschiedene andere Naturstoffe stehen ebenfalls als potenzielle Behandlungsmöglichkeit von altersbedingten Krankheiten im Fokus der aktuellen Forschung. Grüntee ist reich an Polyphenolen und seine antioxidativen Eigenschaften sollen gesundheitsfördernde Wirkungen haben, was ihn zu einem potenziellen Kandidaten in der Senotherapie macht. Um die Effekte von Polyphenolen in Kombination mit den etablierten Medikamenten 17'DMAG, Bortezomib und Tunicamycin zu untersuchen, wird ein Modellorganismus benötigt. Wir vermuteten einen möglichen, synergistischen Effekt von natürlichen, polyphenolhaltigen Extrakten zur klassischen Senotherapie. Wir verwendeten humane dermale Fibroblasten HDF164 als Modellorganismus und führten zwei verschiedene Arten der Seneszenz Induktion durch (Etoposid und CuSO4). Es wurden Dosis-Wirkungs-Studien durchgeführt, um die zytotoxischen Effekte der Medikamente zu bewerten. Senolytische Effekte wurden in Dosis-Wirkungs-Studien und durch Kombinationsbehandlungen in Multi-Well-Platten mit anschließender SA--Gal-Färbung getestet. Außerdem wurden die Auswirkungen der Behandlungen auf den sekretorischen Phänotyp und die Protein-Ubiquitinierung untersucht. Die Seneszenz-Induktion durch Etoposid oder CuSO4 führt zu seneszenten Zellen, die sich sowohl im Prozentsatz der SA--Gal-positiven Zellen als auch in den SASP-Werten unterscheiden. Wir fanden heraus, dass das Senolytikum 17'DMAG durch Grüntee-Extrakt in Kombinationsbehandlungen gehemmt wird. Senolytische Eigenschaften von Quercetin konnten in unseren Modellen nicht verifiziert werden. Eine Kombination aus Grüntee und Tunicamycin scheint positive Effekte auf den SASP zu haben. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kombination von Naturstoffen und etablierten Arzneimitteln Wechselwirkungen aufweisen können, die zu potenziell negativen therapeutischen Effekte führen können und daher, im Zuge der Therapieplanung, in Betracht gezogen werden sollten. Der Bedarf an zuverlässigen Senotherapeutika ist vorhanden und wird in den nächsten Jahren zunehmen. Since human’s average lifespan gets higher, we observe various age-related diseases that need to be cured. Some of them are associated to senescent cells accumulating in our tissues with age. Senescent cells differ from proliferating cells by numerous inherent properties such as secretion of inflammatory signals, resistance to certain apoptosis pathways or accumulation of damaged proteins. Protein homeostasis is important for a cell and accumulation of damaged proteins can induce apoptosis by unfolded protein response. This leads to the hypothesis that the inhibition of the proteasome, or chaperones involved in protein homeostasis, are potential targets to remove senescent cells selectively. Hsp90 inhibitors have been recently discovered as a new class of senolytics. Some of them are naturally occurring polyphenols such as quercetin. Several other natural compounds, as a potential treatment for age related diseases, are also in focus of current research. Green Tea is rich in polyphenols and its antioxidant properties are reported to have health beneficial effects, suggesting it to be a potential candidate in senotherapy. We hypothesized that natural polyphenolic extracts could have a beneficial add-on effect to classic senotherapy. To investigate the effects of polyphenols, in combination with the established drugs 17´DMAG, Bortezomib and Tunicamycin, a model organism is needed. We used Human Dermal Fibroblasts HDF164 as a model organism and two different ways of senescence induction were performed (i.e., Etoposide and CuSO4). Dose response studies were performed to evaluate the cytotoxic effects of the drugs. Senolytic effects were tested in dose response studies and by performing combination treatments in multi-well plates followed by SA--Gal staining. Also, the effects of the treatments on the cells secretome and the protein ubiquitination were investigated. Senescence induction by either Etoposide or CuSO4 leads to senescent cells which distinguish in their percentage of SA--Gal positive cells as well as in their SASP levels. We found that the senolytic 17´DMAG is inhibited by green tea extract in combination treatments. Senolytic properties of Quercetin could not be verified in our models. A combination of green tea and Tunicamycin seems to have beneficial effects on SASP levels. The results indicate that the combination of natural compounds and established drugs show interactions that may have negative therapeutic effects. These interaction effects should therefore be considered during the therapy. The need for reliable senotherapeutics is clearly present and will increase over the next years. vorgelegt von: Zsolt Véghelyi Auch als Printexemplar in der Bibliothek verfügbar Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2021 |
