Arp Sebastian Krempien
Dr. med.
Wirkung verschiedener Bruchstücke von Parathormon (PTH) und Parathormone-related
protein (PTHrP) auf zytosolische Kalziumkonzentrationen in der Osteoblasten-ähnlichen
Zell-Linie UMR 106.01
Geboren am 02.11.1964 in Essen
Reifeprüfung am 08.06.1984
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom SS 1987 bis WS 1994
Physikum am 14.03.1989 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Heidelberg
Staatsexamen am 18.05.1994 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Innere Medizin
Doktorvater: Herr Prof. Dr. med. F. Raue
Das in den Epithelkörperchen der Schilddrüse gebildete Parathormon, ein einkettiges
Polypeptid aus 84 Aminosäuren, ist gemeinsam mit dem in den C-Zellen der Thyreoidea
gebildeten Calcitonin und dem in der Niere zum Cholecalciferol hydroxylierten Vitamin-D3 an
der Kalziumhomöostase beteiligt.
Das dem Parathormon in Struktur und biologischer Wirkung verwandte Parathormone-related
Peptide, dessen physiologische Bedeutung bisher nicht völlig geklärt ist, wurde zuerst bei
Patienten mit einem HHM-Syndrom (Humoral Hypercalcemia of Malignancy) isoliert und
charakterisiert. Dieses, mit einer dem primären Hyperparathyreoidismus ähnlichen
Symptomatik einhergehende paraneoplastische Syndrom ist eine relativ häufige Komplikation
bei bestimmten Karzinomen, vor allem der Lunge, der Mamma, der Niere, der Blase und des
Ovars. Als physiologische Funktion wird dem PTHrP eine Rolle in der Mobilisierung von
Kalzium während und nach der Schwangerschaft zugeschrieben.
Wirkung und Wirkungsvermittlung von Parathormon und Parathormone-related Peptide an der
Knochenzelle werden kontrovers diskutiert. Ausführlich untersucht ist die Rolle des zyklischen
AMP und der Proteinkinase-A als Second Messenger bei der Signalübertragung der beiden
Hormone. In der letzten Zeit fanden sich jedoch mehr und mehr Anhaltspunkte, daß ein Teil
der Hormonwirkung über die Proteinkinase-C und kurzzeitige Erhöhung der intrazellulären
Kalziumkonzentration [Ca2+]i vermittelt wird. Ziel dieser Arbeit war daher, Aussagen über die
Bedeutung intrazellulärer Kalzium-Transienten für die Signalübertragung der beiden Peptide
zu ermöglichen, die Herkunft des freigesetzten Kalziums aus dem Extrazellulärraum oder dem
Intrazellulärraum zu ermitteln, sowie Anhaltspunkte für das Vorliegen eines gemeinsamen
Rezeptors oder getrennter Rezeptoren zu finden. Um dies zu ermöglichen, wurden
verschiedene N- und C-Terminale sowie mittenständige Bruchstücke der beiden Hormone auf
ihre Wirkung bezüglich der Konzentration von intrazellulärem Kalzium an einer
Osteosarkomzellinie der Ratte untersucht.
Die Untersuchungen zeigten, daß sowohl für die Wirkung von Parathormon als auch für die von
PTHrP auf die Freisetzung von Kalzium die N-Terminalen Anteile der Peptide von Bedeutung
sind. Im Gegensatz zur Signalübertragung auf das cAMP/PKA-System sind jedoch die ersten
Aminosäuren nicht unbedingt notwendig. Die N-Terminalen drei Aminosäuren und die Sequenz
bis zur Position 34 sind für die Aktivierung des cAMP/PKA-Signalweges sowohl für
Parathormon als auch für Parathormone-related Peptide unabdingbar. Im Gegensatz dazu stehen
die Ergebnisse aus der Aktivierung des Ca/PKC-Systems. Hier ergeben sich für die beiden
Peptide unterschiedlich lange Sequenzen, um einen Kalzium-Transienten zu erzeugen. Die
funktionale Domäne des Parathormons für die Signalübertragung auf die Proteinkinase-C und
[Ca2+]i ist die Sektion 3 bis 7 beziehungsweise 3 bis 34. Für das Parathormone-related Peptide
findet sich als minimal notwendige Sequenz zur Erzeugung eines Kalzium-Transienten die
Domäne 7 bis 16 beziehungsweise 7 bis 34. Im Gegensatz zum cAMP/PKA-System ist eine
Aktivierung der Proteinkinase-C bei den beiden Peptiden mit unterschiedlichen Bruchstücken
möglich. Mittenständige und C-Terminale Fragmente der beiden Hormone zeigten weder eine
Wirkung auf zyklisches AMP noch auf intrazelluläres Kalzium. Die Blockade der Kalzium-
Kanäle durch Kalzium-Antagonisten sowie die Entfernung des Kalziums aus der
Extrazellulärflüssigkeit durch den Komplexbildner EGTA führten nicht zur Unterdrückung des
Kalzium-Signals.
