A01 Herzig

Posttranslationale Modifikation transkriptioneller Co-Faktoren durch reaktive Metabolite als Mediatoren diabetischer Spätschäden
Diabetes-induzierte Störungen im Lipidstoffwechsel sind ursächlich für die Pathogenese vaskulärer Spätschäden. Die Leber nimmt eine zentrale Kontrollfunktion im Lipidstoffwechsel ein. Basierend auf unseren Vorarbeiten werden wir transkriptionelle Mechanismen der Akkumulation hepatischer reaktiver Metabolite sowie die Rolle spezifischer Transkriptionsfaktoren bei der Entstehung von Neuro-, Retino- sowie Makroangiopathien aufklären. So soll eine neuartige Rolle der Leber in der Pathogenese diabetischer Spätschäden definiert und die Metaboliten-abhängige Regulation hepatischer Transkriptionsfaktoraktivität durch post-translationale Modifikation als neue therapeutische Zielstruktur bei hepato-vaskulären Spätschäden des Typ 1 und 2 Diabetes etabliert werden.

A03 Teleman

Regulierung der MG Detoxifizierung durch Glol und ihre physiologische Bedeutung
Nachweislich werden bei Akkumulierung von Methylglyoxal (MG) in Säugetieren ähnliche Gewebeschäden verursacht wie sie bei Diabetes Patienten beobachtet wurden. Daher ist die Kenntnis molekularer Mechanismen der MG-Detoxifizierung ein wichtiger Aspekt im Verständnis der Ätiologie dieser Komplikationen. Unsere vorläufigen Daten lassen vermuten, dass das in MG-Detoxifizierung involvierte Schlüsselenzym Glol posttranslational modifiziert wird und dies möglicherweise die enzymatische Aktivität beeinflusst. Unser Ziel ist die Identifizierung der posttranslationalen Modifikationen von Glol, insbesondere seiner Phosphorylierung, und Verständnis der Signalwege und Umweltstimuli, die diese Änderungen induzieren.

B01 Kroll

Reaktive Metabolite induzierte posttranslationale Proteinmodifikationen und deren Einfluss auf die Gefäßbildungsstörung und Gefäßfunktion im Zebrafisch
Im Rahmen der Hyperglykämie kommt es zu einer Akkumulation der reaktiven Metabolite Methylglyoxal (MG) und Glyoxal (GL) als wichtige Mediatoren diabetischer Gefäßschäden. Das Ziel des Projekts ist es, die Glukose-, MG- und GL-vermittelten Initiationsmechanismen der Störung von Gefäßbildung und Gefäßfunktion im Zebrafisch aufzuklären und die beteiligten angiogenen Signalkaskaden zu identifizieren. Es sollen protektive molekulare Zielstrukturen mittels Hochdurchsatzmethoden definiert werden und es wird im Zebrafisch überprüft, die die einzelnen vaskulären Veränderungen mit diesen Ansätzen verhindert und wieder zurückgebildet werden können.

B03 Backs/Müller

Oxidative Modifikation von CaMKII und ihr Einfluss auf die Pathogenese der diabetischen Nephropathie 
Reaktive Metabolite scheinen eine kausale Rolle für die Pathogenese der diabetischen Nephropathie zu spielen. Allerdings sind die dabei involvierten posttranslational modifizierten Proteine nur unvollständig bekannt. Unklar ist auch, welche Signalwege in welchen Nieren-Zelltypen überwiegend zur diabetischen Nephropathie beitragen. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass die Calcium-Calmodulin-abhängige Kinase II (CaMKII) dabei von großer Bedeutung ist. In diesem Projekt soll untersucht werden, ob (i) Diabetes-assoziierte postranslationale CaMKII Modifikationen zur Pathogenese der diabetischen Nephropathie beitragen, (ii) welche Nieren-Zelltypen maßgeblich daran beteiligt sind, und (iii) welche CaMKII Zielstrukturen die pathologischen Effekte vermitteln.

B05 Heiland/Bendszus

Magnetresonanztomographie zur in vivo Charakterisierung der Rolle reaktiver Metabolite bei der diabetischen Neuropathie - from bed to benchside and back
Teilprojekt B05 schließt an klinische Voruntersuchungen an, bei denen wir zeigen konnten, dass Patienten mit diabetischer Polyneuropathie in der MRT fokale symmetrische Signalveränderungen in peripheren Nerven mit einem proximo-distalen Gradienten aufweisen. In diesem Teilprojekt soll systematisch im Tiermodell untersucht werden, wie die Signalveränderungen in morphologischen und neuen funktionellen Techniken mit Entstehung, Verlauf und Pathophysiologie und Konzentration von reaktiven Metaboliten zusammenhängen. Die Ergebnisse der tierexperimentellen Studie sollen nach-folgend an Patienten mit verschiedenen Formen der diabetischen Neuropathie validiert werden.

TP C03 Hammes

Glukose und reaktive Metabolite in der diabetischen Retina – Ansätze zur Prävention der Vasoregression
Menschen ohne oder mit kurzdauerndem Diabetes können zu einem beträchtlichen Anteil Netzhautveränderungen zeigen, die einer diabetischen Retinopathie vergleichbar sind. Über das Gefäßsystem hinaus können auch Zellen der Neuroglia verändert sein. Es wird vermutet, dass reaktive  Metabolite eine wichtige Rolle im Schädigungsmodus der retinalen Zellen spielen. Wir untersuchen die Auswirkungen von lokal applizierten und systemisch modulierten reaktiven Intermediaten auf die Zellen der neurovaskuläre Einheit der Retina.

C05 Peters/Schmitt

Regulation des Carnosin-Stoffwechsels durch reaktive Metabolite bei diabetischer Nephropathie
Carnosin und Anserin sind histidinhaltige-Dipeptide (HDP), die reaktive Metabolite wie Methylglyoxal inaktivieren. Ein geringer Abbau schützt weibliche Diabetiker vor einer DN, unter diabetischen Bedingungen hingegen kommt es zu einem erhöhten HDP Abbau, verursacht durch posttranslationale Modifikationen der Carnosinase 1. Der HDP-Metabolismus ist somit ein potentiell hoch relevanter Pathomechanismus der DN. Ziel unserer Untersuchungen ist die Charakterisierung aller am HDP-Metabolismus beteiligten Enzyme unter diabetischen Bedingungen, die Interaktion reaktiver Metabolite mit den Enzymen und die Auswirkungen veränderter HDP Konzentrationen im Tiermodell.

S01 Fleming

Analytische Plattform
Betreuungseinrichtung für Flüssigchromatographie gekoppelt mit einer  Massenspektrometrieeinheit (LC-MS/MS)

Ein grundlegender Aspekt dieses Antrags ist, den Mechanismus posttranslationaler Modifikationen, die durch reaktive Abbauprodukte hervorgerufen werden, und das Ausmaß dieser Veränderungen auf die Entstehung und Progression zellulärer Dysfunktionen zu untersuchen. Daher ist es wichtig, dass die Mitglieder des Konsortiums die Möglichkeit haben, mittels einer aussagekräftigen und eindeutigen Methode diese reaktiven Abbauprodukte sowie die durch diese hervorgerufenen Veränderungen qualitativ zu screenen. Das kann nur durch eine hochmoderne Flüssigchromatographie, gekoppelt mit einer  Massenspektrometrieeinheit ermöglicht werden. Es wird angestrebt, dass die Betreuungseinrichtung zuverlässige Methoden zum Nachweis und zur Quantifizierung reaktiver Abbauprodukte und durch sie hervorgerufene posttranslationale Veränderungen ausarbeitet. Dazu zählen die Entwicklung eines Hochdurchsatz-Screenings für eine große Anzahl Proben und nationale und internationale Kollaborationen.

A02 Muckenthaler

Eisenüberschuss als Ursache und Folge der durch reaktive Metabolite verursachten diabetischen Spätschäden
In Patienten mit Diabetes und diabetischen Mausmodellen beobachten wir eine verminderte Menge des  Eisenhormons Hepcidin, sowie erhöhte systemische Eisenwerte. In diesem Projekt werden wir die Signalwege und molekularen Wirkmechanismen entschlüsseln, die die Fehlregulation des Hepcidins erklären. Weiterhin werden wir die Eisenanreicherung in denjenigen Geweben untersuchen, die durch diabetische Spätschäden beeinträchtigt werden und Korrelationen zwischen post-translationalen Proteinmodifikationen und dem Grad der Gewebeschädigung herstellen. Die Kausalität dieser Beobachtungen werden wir durch Eisendepletionsstudien in diabetischen Mäusen überprüfen. Dieser experimentelle Ansatz könnte neue therapeutische Wege aufzeigen.

A04 Fleming

Bedeutung der enzymatischen Regulation des Methylglyoxal Metabolismus bei diabetischer Neuropathie
Diabetische Neuropathie (DN) ist in den Anfangsstadien durch erhöhte Hyperalgesie und Allodynie gekennzeichnet. In den späteren Stadien dominiert jedoch der Verlust der sensorischen Wahrnehmung. Eine strenge Kontrolle des Blutglukosespiegels der Patienten wird immer noch als primäre Behandlungsmethode eingesetzt, obwohl sie keine befriedigenden Ergebnisse liefert. Neuste Erkenntnisse zeigen, dass hohe Glukosespiegel allein nicht für die Entwicklung und Progression diabetischer Komplikationen ausreichen. Vielmehr scheint sich die Art der Glukoseumsetzung vor allem im Hinblick auf das Verhältnis zwischen der Bildung von exzessiven endogenen reaktiven Abbauprodukten wie z. B. Methylglyoxal und ihrer Detoxifizierung auf die Entstehung der diabetischen Neuropathie auszuwirken. Dieses Projekt möchte ein besseres Verständnis der Faktoren gewinnen, die das Verhältnis zwischen Produktion und Detoxifizierung von Methylglyoxal beeinflussen und die Folgen untersuchen, die erhöhte Methylglyoxalkonzentrationen auf die neuronale Integrität und Funktion bei diabetischer Neuropathie haben.
 

B02 Freichel

Die Rolle von TRPC- und TRPM-Kanälen bei der durch reaktive Metabolite verursachten Entstehung diabetischer Spätschäden 
Die Aktivität von TRP-Kationenkanälen wird durch reaktive Metabolite, die für die Pathogenese Hyperglykämie-abhängiger diabetischer Spätschäden relevant sind,  entscheidend moduliert. An Mäusen mit Null-Allelen in TRPC- bzw. TRPM-Genen untersuchen wir in Zellen geschädigter Organe die funktionelle Beteiligung der kodierten Kanalproteine an der durch reaktive Metabolite induzierten Veränderung der Kationenhomöostase und unter Streptozotocin-induzierter diabetischer Stoffwechsellage die Entstehung von diabetischen Spätschäden mit Fokus auf Neuro- bzw. Nephropathie.

B04 Schwenger – Projekt beendet

Regulation endothelialer Aquaporin-1 Kanäle durch reaktive Glukosemetabolite
Reaktive Metabolite besitzen eine zentrale Bedeutung für die Schädigung des Peritoneums bei Peritonealdialyse (PD); dies geht mit einem Verlust der Ultrafiltration einher. Hierbei spielen endotheliale Aquaporin-1 (AQP1) Kanäle eine zentrale Rolle. Daher soll eine endothelspezifische AQP1-knockout Maus hergestellt und charakterisiert werden, um die physiologische Relevanz von AQP1 im PD-Mausmodell und isolierten primären Endothelzellen zu untersuchen. Ebenso werden humane Peritonealbiopsien von PD Patienten bezüglich der pathophysiologischen Relevanz von AQP1 analysiert.

B06 Kuner/Agarwal

Funktionelle Rolle und Mechanismen der ROS-abhängigen Sumoylierung  bei diabetischer Neuropathie
Posttranslationale Proteinmodifikationen durch Sumoylierung werden stark durch oxidativen Stress und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) reguliert, jedoch ist ihr Beitrag bei der diabetischen Neuropathie (DPN) bisher nicht untersucht worden. Anhand konditional genetisch-modifizierter Mäuse beobachteten wir die Modulation DPN-assoziierter sensorischer Dysfunktion durch Sumoylierung von Ionenkanälen in sensorische Neuronen. Wir werden die Interaktionen zwischen Sumoylierung, ROS und Redox-Modulation in Mausmodellen der DPN untersuchen, sowie LC/MS-basierte Untersuchungen von Metaboliten und Identifizierung neuer sumoylierte Proteine bei DPN durchführen. Diese integrierten Ansätze versprechen Einsichten in die ROS-regulierte Sumoylierung in sensorischen Neuronen bei der Auslösung oder Modulierung von diabetischen Spätkomplikationen.

C04 Hoffmann/Gröne

Reaktive Metabolite in der Genese der diabetischen Tubulopathie unter Berücksichtigung der mitochondrialen Dysfunktion und Lipid Droplets
Bei der diabetischen Nephropathie bestimmen die tubulointerstitiellen Schäden die Veränderungen in der Nierenfunktion. Eine mitochondriale Dysfunktion und die Akkumulation von Lipid-Droplets (LDs) sind stets Kennzeichen diabetischer Tubulusepithelien. Unter Anwendung von in vitro und in vivo Techniken untersucht dieses Projekt die Mechanismen der Biogenese/Struktur von LDs und deren Einfluss auf die Mitochondrienfunktion bei Belastung durch reaktive Metabolite. Desweiteren wird die Interaktion der Mitochondrienfunktion mit Lipidliganden gesteuerten nukleären Rezeptoren und dem Renin Angiotensin System im Kontext der diabetischen Tubulopathie verifiziert.

C06 Mendler/Nawroth

Bedeutung von ATIC an der Schnittstelle zwischen zellulären Reparatur- und Schädigungs-mechanismen durch reaktive Metabolite
Hohe Glukosekonzentrationen induzieren in C. elegans das Enzym AICAR-Formyl-Transferase/ IMP-Cyclohydrolase (ATIC), das in der Purin-Biosynthese das Substrat 5-Aminoimidazol-4-carboxamid-Ribonukleotid (AICAR) metabolisiert. Dieses wiederum aktiviert die AMP-abhängige Kinase und schützt Zellen vor der schädlichen Wirkung reaktiver Metabolite. Das Projekt wird in C. elegans, der Maus und Patientenproben untersuchen, wie die Glukose-vermittelte ATIC-Induktion bei Diabetes einerseits die für zelluläre Schutz- und Abwehrfunktionen nötige Purinsynthese induziert, andererseits aber die AICAR-Konzentration reduzidert und so die AMPK-abhängige Detoxifizierung reaktiver Metabolite beeinträchtigt. Dadurch soll dieses empfindliche Gleichgewicht verstanden werden.

S02 Herpel

Pathologische und Biomaterial Plattform - Biomaterialbank
Die Qualität von Gewebeproben bzw. anderen humanen Biomaterialien und daraus generierte Kollektiven ist stark abhängig von geeigneten Rahmenbedingungen, die u.a. Prozesse der Asservierung, Lagerung und Bearbeitung der Biomaterialien als auch von Datenschutz- bzw. ethischen Rahmen-bedingungen mit einschließen. Ziel der Biomaterialbank ist es, durch ein koordiniertes und auf den vorliegenden SFB zugeschnittenes Biobanking den Einsatz menschlicher Gewebe-, Serum und Blut-proben für wissenschaftliche Zwecke so zu organisieren, dass unter Berücksichtigung der o.g. Vorgaben und unter einem umfassenden Qualitätsmanagement eine gleichbleibend hochwertige Bio-materialqualität für die jeweiligen Projekte gewährleistet werden kann.