Master-Seminar Benjamin Hanf 13.06.2012

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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)

4

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/ )

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


PGE2, LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

PKC

Ca2+

A23187

Ca2+

PS PSPMA

aktiviert



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



11

PS-Exposition von RBCs mit PMA +/- Ca2+ (Bach Nguyen 2010)

Modell PMA: Einfluss von Ca2+ auf die PS-Exposition

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Kationen-Kanal


PGE2, LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

PKC

Ca2+

A23187

Ca2+

PS PSPMA

aktiviert



13

Inhibierung der PKC und Einfluss auf die PS-Exposition von RBCs (Bach Nguyen 2010)

Einfluss von PKC auf die PS-Exposition

14

Kationen-Kanal


LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

Ca2+

A23187

PS PS


PKC


15

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


A23187

Ca2+

PKC


17

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


PGE2, LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

PKC

Ca2+

A23187

Ca2+

PS PSPMA

aktiviert



19

Kationen-Kanal


PGE2, LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

PKC

Ca2+

A23187

Ca2+

PS PSPMA

aktiviert


mOsm


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+

21

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+

22

Einfluss von Vorhandensein von ATP auf die PS-Exposition

Einfluss von ATP auf die PS-Exposition (Bach Nguyen 2010)

23

Kationen-Kanal


PGE2, LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

PKC

Ca2+

A23187

Ca2+

PS PSPMA

aktiviert


PS PS

Flip

pase

X*ATP

Ca2+

mOsm


24

Kationen-Kanal


PGE2, LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

PKC

Ca2+

A23187

Ca2+

PS PSPMA

aktiviert


PS PS

Flip

pase

X*ATP

Ca2+

mOsm

Caspasen

Oxidativer Stress


25

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


PGE2, LPA Ca2+

Gardos-Kanal

H 2O, K

+ , Cl-

H2O, K+, Cl-

Scra

mbl

ase

induziert

PKC

Ca2+

A23187

Ca2+

PS PSPMA

aktiviert


PS PS

Flip

pase

X*ATP

Ca2+

mOsm

Caspasen

Oxidativer Stress


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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

30

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


PS PS

Tran

sloca

seKationen-Kanal


Ca2+

Ca2+

Ca2+

Scra

mbl

ase

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Nierensteine

Nierenzelle (Modifiziert nach Kaestner et al., 2004)

Oxalat-Kristall

PS

PS

PS

PS

Malaria (erhöhtes Risiko für Thrombose)

PS PS


Kationen-Kanal


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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http://www.highimpact.com/animations/medical-animations/MED01296/

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