1. Einleitung Der Knochen und seine Funktionen im Körper: Ein Überblick...14

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1 1. Einleitung Der Knochen und seine Funktionen im Körper: Ein Überblick Zelluläre und molekulare Aspekte des Knochenstoffwechsels Biochemische Bestandteile des Knochens Der Knochenumbau Physiologische Einflüsse auf den Knochenstoffwechsel Hormonelle Steuerung des Knochenstoffwechsels Differenzierung der Knochenzellen Einfluß der Geschlechtshormone auf den Knochenstoffwechsel Auswirkung von Bewegung auf den Knochenstoffwechsel Wirkung von Leptin im Knochenstoffwechsel Weitere Faktoren mit Einfluß auf den Knochen Veränderungen und Störungen des Knochenstoffwechsels Altersbedingte Knochenveränderungen Steroidinduzierte Knochenveränderungen Weitere Einflußfaktoren und Erkrankungen Transforming Growth Factor beta (TGF-ß) Die TGF-ß-Superfamilie Aufbau, Struktur und Regulation von TGF-ß Physiologische Wirkung von TGF-ß Wirkung von TGF-ß am Knochen Funktion der Bone Morphogenic Proteins Krankheiten, die mit TGF-ß assoziiert sind...26 Seite 5

2 1.4 Die Transforming Growth Factor-ß-Rezeptoren Die TGF-ß-Rezeptoren beim Menschen Transforming Growth Factor ß Receptor Typ I Transforming Growth Factor ß Receptor Typ II Transforming Growth Factor ß Receptor Typ III Bindungsverhalten der TßR Einfluß der TßR auf die Differenzierung Krankheiten, die mit Veränderungen der TßR assoziiert sind Osteoarthrose Weitere Erkrankungen Signalübertragung durch die TGF-ß-Rezeptoren Die Smads Einteilung, Aufbau und Funktion Signalübertragung durch die Smads Fragestellung Methoden und Material Herstellung der Proben Probengewinnung Probenaufbereitung Zellkultur RNA-Extraktion RNA-Extraktion mit TRIzol RNA-Extraktion nach Chomczynski und Sacchi RNA-Messung im Photometer Reverse Transkription...47 Seite 6

3 3.5 RNA-Gelelektrophorese Die Polymerase-Kettenreaktion Prinzip der Polymerase-Kettenreaktion Primerdesign Quantitative PCR Grundlagen Quantifizierungsstrategien Fluoreszenzfarbstoff SYBR Green I Schmelzkurvenanalyse Grundlagen und Anwendung des Light-Cycler Grundlagen und Anwendung des TaqMan Verwendung der Uracil-DNA-Glycosylase Agarose-Gelelektrophorese Gel-Elution Standardreihenherstellung Statistik Primer und Produkte PDH TßR-I TßR-II Betaglykan Weitere Primer Geräte PCR-Geräte Gelelektrophorese...67 Seite 7

4 Zentrifugen Computer und Software Sonstige Geräte Verwendete Chemikalien und Artikel Einzelchemikalien Verwendete Reagenziensätze Enzyme DNA-Größenstandards für Agarose-Gelelektrophorese Puffer und Lösungen Ergebnisse Charakterisierung des Knochenkollektivs PCR-Etablierung Statistischer Vergleich der real-time -PCR-Geräte Interassayvarianz Intraassayvarianz Sensitivität und Spezifität Amplifikationseffektivität Zuverlässigkeit der Standardreihen Datenanalyse der Knochenstudie Allgemeines Verteilungsmuster Geschlechtsspezifische Verteilungsmuster Verteilungsmuster bezüglich Hormonstatus Altersabhängigkeit der TßR-Expression Diagnosespezifische Unterschiede der TßR-Expression Entnahmeortspezifische Expression der TßR-Expression...88 Seite 8

5 4.3.7 Mobilisationsspezifische Expression der TßR Einfluß der Steroidmedikation auf die TßR-Expression Expression der TßR in Abhängigkeit vom Body Mass Index Korrelationen zwischen TGF-ß-Isoformen und TGF-ß-Rezeptoren Korrelation zwischen den einzelnen TßR-Isoformen Weitere Ergebnisse der Knochenstudie Analyse der TßR in humanen, primären Knochenzellkulturen Einfluß der TßR auf die Differenzierung Einfluß der Steroide auf primäre Knochenzellkulturen Diskussion Wertigkeit der angewandten Methoden Einflüsse auf die PDH-Expression bei relativer Quantifizierung Diskussion der Ergebnisse der Knochenstudie Generelle Aspekte Einfluß des Geschlechts auf die TßR-Expression Einfluß des Alters auf die TßR-Expression TßR-Expression bei pathologischen Veränderungen des Knochens Einfluß des Entnahmeortes auf die TßR-Expression Einfluß der Mobilisation auf die TßR-Expression TßR-Expression unter längerfristiger Glukokortikoidbehandlung Einfluß des BMI auf die TßR-Expression Korrelation zwischen den TßR-Isoformen Weitere Ergebnisse der Knochenstudie Diskussion der Ergebnisse der humanen, primären Knochenzellkulturen Einfluß der TßR auf die Differenzierung Seite 9

6 5.4.2 Einfluß von Glukokortikoiden auf primäre Knochenzellkulturen Zusammenfassung Literatur Danksagung Lebenslauf Seite 10

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