Die Methylierung des Nerve Growth Factor Promotors im Alkoholentzug

dc.contributor.advisorHillemacher, Thomas
dc.contributor.authorEberlein, Christian Karl
dc.date.accessioned2012-12-27
dc.date.available2023-10-06T13:39:27Z
dc.date.created2012
dc.date.issued2012-12-27
dc.description.abstract1. Background Patients suffering from alcohol dependace are known to show alterations of neuronal plasticity, neuronal development and neuronal transmission. Furthermore, alcoholconsumption leads to immunocompromising effects. Neurotropines are members of a group of proteins closely linked to neuronal cellular function and neuronal cellular regeneration after damage. As one of the best investigated neurotropines the nerve growth factor (NGF) plays a role in the restoration of cholinergic neuron in the fontal brain and has immunomodulatory character. Former studies were able to show alterations of NGF-levels in peripheral blood of alcohol dependant patients. The Franconian Alcohol Research Studies (FARS) was able to show a significant association of NGF-levels in peripheral blood and the exposure to alcohol while levels decreased after detoxification. Up to the current day exact relations of influences on the NGF-gene expression are not yet entirely understood. One fundamental epigenetic regulatory mechanism is based on the methylation of cytosin-guanin-sections in the promotor region of a gene called CpG-islands. In this context an increased rate of methylation of CpG-islands in the promotor of a gene leads to epigenetic controlled down-regulation of expression of this gene. Aim of this study was the investigation of influences of alcohol on the epigenetic regulation of the NGF-gene in patients suffering from alcohol dependance. 2. Material and Methods Blood samples from 60 alcohol dependent patients between age 28 and 62 were taken on day 1 (FARS 1 and 2) and on day 7 (FARS 2 only) of detoxification therapy compared to blood samples from 23 physically and mentaly sane controls. After DNA-extraction analysis of the promotor specific methylation of the NGF-promotor was performed using the bisulfite method. Here non-methylated cytosine nucleotides convert to uracil followed by a polymerase chain reaction. After sequencing of the amplificate quantitative methylation was estimated using the ESME-Software. 3. Results After the 7 day period of alcohol withdrawal there was no significant effct on the mean NGF-methylation detectable. An interaction between CpG-position and point of measurement could be revealed whereat position 28 of the analysed CpGs 25-43 showed significant difference in post-hoc testing (F=2,975, df=38, P<0,001). In comparison to the controls (n patients >60, n controls >23) signifcant differences in DNA-methylation of single CpGs could be revealed, but no main effect fr group (dependent variable: methylation. Patients/controls: F=1,97; df=1; P=0,160; patients/controls*CpG-position: F=9,47; df=72; P<0,001). Parameter estimators showed significant differences between patients and controls on positions 7, 11, 12, 15, 17, 18, 33, 34, 35, 39, 41. 4. Conclusions Increase of NGF plasma levels in alcohol dependent patients in periods of alcohol consumption followed by a decrease after detoxification observed in former studies was interpreted as part of the neuroprotective mechanism. The alteration in the methylation of the NGF-promotor could be part of regulatory mechanism of neuroprotection. However, not all positions of the NGF-promotor showed significant differences, the conclusion migh be drawn that methylation ist just one part of this mechanism. Interpretation of the results is challenging since further investigations with longer periods of observation are realized to gain further knowledge of the influence of alcohol on the epigenetic regulation of the NGF-gene.en
dc.description.abstract1. Hintergrund und Ziele Bei Patienten mit Alkoholabhängigkeit sind Veränderungen der neuronalen Plastizität, des neuronalen Wachstums und der neuronalen Übertragung bekannt. Alkohol wirkt sich zudem negativ auf die Funktion des Immunsystems aus. Neurotropine gehören zu einer Gruppe von Proteinen, die grundlegend in Zusammenhang mit den neuronalen Zellfunktionen und der neuronalen Zellregeneration nach Zellschädigung zu stehen scheinen. Als eines der bestuntersuchten Neurotropine spielt der Nervenwachstumsfaktor (Nerve Growth Factor, NGF) bei der Reparatur cholinerger Neurone im Frontalhirn eine Rolle und verfügt über immunmodulatorische Funktionen. In früheren Studien wurden bei alkoholabhängigen Patienten Veränderungen der peripheren NGF-Serumspiegel beobachtet. Bei einer weiteren Untersuchung (Franconian Alcoholism Research Study (FARS)) stellte sich heraus, dass die peripheren Blutspiegel des NGF signifikant mit der Alkoholeinwirkung assoziiert waren und zudem bei Alkoholentzug ein signifikanter Rückgang der Spiegel zu beobachten war. Bis heute sind die genauen Zusammenhänge der NGF Genexpression noch nicht vollständig aufgeklärt. Ein wesentlicher, epigenetischer Regulationsmechanismus beruht auf der Methylierung von Cytosin-Guanin-Abschnitten, sog. CpG Inseln, in der Promotorregion des betreffenden Gens. In diesem Zusammenhang weiß man, dass eine erhöhte Methylierungsrate der CpG Inseln an der Promotorregion zu einer epigenetisch gesteuerten Herunterregulation der Expression des betreffenden Gens führen. Ziel dieser Studie ist die Untersuchung des Einflusses von Alkohol auf die epigenetische Regulation des NGF-Gens bei Patienten mit Alkoholabhängigkeit. 2. Material und Methoden Von insgesamt 60 alkoholabhängigen Patienten im Alter zwischen 28 und 62 Jahren (aus der Franconian Alcoholism Research Studies FARS 1 und 2) wurden Blutproben zu Beginn des Alkoholentzugs (FARS 1und 2) und nach weiteren sieben Tagen (nur FARS 2) akquiriert. Dem gegenüber standen Blutproben 23 physisch und psychisch gesunder Kontrollpersonen. Nach Extraktion der DNA aus dem Vollblut erfolgte die Analyse der promotorspezifischen Methylierung des NGF-Promotors mittels Bisulfit-Methode. Hierbei konvertieren nur unmethylierte Cytosin-Nukleotide zu Uracil, daran schloss sich eine Polymerase-Kettenreaktion zur Vervielfältigung der zu untersuchenden DNA-Region an. Nach Sequenzierung des Amplifikats wurde der quantitative Methylierungsstatus mittels ESME-Software abgeschätzt. 3. Ergebnisse und Beobachtungen Im Beobachtungszeitraum von sieben Tagen zeigte sich kein signifikanter Effekt des Alkoholentzugs auf die mittlere NGF-Methylierung. Es konnte jedoch eine Interaktion zwischen CpG-Position und Messzeitpunkt beobachtet werden, wobei der Unterschied an der Position 28 der untersuchten CpGs 25-43 in der Post-Hoc-Testung signifikant wurde (F=2,975, df=38, P<0,001). Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten sich bei der Analyse der Daten der CpGs 7-43 (n Patienten >60, n Kontrollen >23) signifikante Unterschiede der DNA-Methylierung einzelner CpGs, allerdings kein Haupteffekt der Gruppe (Abhängige Variable: Methylierung. Patienten/Kontrollen: F=1,97; df=1; P=0,160; Patienten/Kontrollen*CpG-Position: F=9,47; df=72; P<0,001). Die Parameterschätzung zeigte signifikante Unterschiede zwischen Patienten und Kontrollen an den Positionen 7, 11, 12, 15, 17, 18, 33, 34, 35, 39, 41. 4. Schlussfolgerungen Die in früheren Studien beobachteten Steigerungen des NGF-Plasmaspiegels bei Alkoholabhängigen in Phasen des Konsums und der anschließende Abfall im Entzug wurde als Teil der Neuroprotektion interpretiert. Es konnte nun eine Veränderung der Methylierung des NGF-Promotors gezeigt werden, die Teil des Regulationsmechanismus dieser Neuroprotektion zu sein scheint. Da aber nicht an allen Positionen des NGF-Promotors signifikante Unterschiede entdeckt werden konnten, liegt der Schluss nahe, dass die Methylierung nur ein Teil des Regulationsmechanismus darstellt. Die Interpretation der Ergebnisse bleibt schwierig, in zukünftigen Studien sollte vor allem ein längerer Beobachtungszeitraum gewählt werden, um weiteren Aufschluss über den Einfluss von Alkohol auf die epigenetische Regulation des NGF-Gens zu erhalten.de
dc.identifier.opus-id2770
dc.identifier.urihttps://open.fau.de/handle/openfau/2770
dc.identifier.urnurn:nbn:de:bvb:29-opus-39852
dc.language.isode
dc.subjectMethylation
dc.subjectNerve Growth Factor
dc.subjectAlcoholism
dc.subjectWithdrawal
dc.subject.ddcDDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 61 Medizin und Gesundheit :: 610 Medizin und Gesundheit
dc.titleMethylation of the Nerve Growth Factor Promotor During Alcohol Withdrawalen
dc.titleDie Methylierung des Nerve Growth Factor Promotors im Alkoholentzugde
dc.typedoctoralthesis
dcterms.publisherFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
local.date.accepted2012-12-11
local.sendToDnbfree*
local.subject.fakultaetMedizinische Fakultät / Medizinische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
local.subject.gndMethylierung
local.subject.gndNervenwachstumsfaktor
local.subject.gndAlkoholismus
local.subject.gndDrogentherapie
local.thesis.grantorFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) Medizinische Fakultät
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