Metabolische Prägung embryonaler Zellen

Abstract

Metabolische Änderungen während der frühen Embryonalentwicklung führen kurzfristig zur Adaptation des Embryos an die neuen Entwicklungsbedingungen. Langfristig kommt es zu dauerhaften Veränderungen im fetalen Metabolismus. Diese metabolische pränatale Prägung ist eine mögliche Ursache für Stoffwechsel- und Herz-Kreislauferkrankungen im späteren Erwachsenenleben. Um die metabolische Prägung und die zugrunde liegenden Mechanismen in den frühen Phasen der Embryonalentwicklung nachzuvollziehen, wurde der Einfluss von Glukose auf die kardiogene und adipogene Differenzierung embryonaler Stammzellen in einem in-vitro Modell untersucht. Zudem wurde die Expression von microRNAs während der adipogenen Differenzierung embryonaler Stammzellen analysiert und zusätzlich eine FACS-Methode zur Sortierung von Adipozyten etabliert. Bereits kurzzeitige Veränderungen im metabolischen Milieu embryonaler Zellen resultieren in Störungen der adipogenen Differenzierung und der Physiologie von Kardiomyozyten.

The development of the preimplantation embryo and fetal and postnatal phenotype are programmed by developmental conditions during the early embryogenesis (metabolic programming). Thus, prenatal development and metabolic factors predispose for pathophysiological alterations later in life and pioneer functional impairment in senescence. The mechanisms of metabolic programming were studied by analyzing the impact of glucose on pluripotent embryonic stem cells. Long-term effects were analyzed by stem cell differentiation into cardiomyocytes and adipocytes. The developmental impact of a short-time metabolic stress during embryonic stem cell determination was elucidated by investigating gene expression, functionality of differentiated cells and epigenetic modifications like DNA methylation and expression patterns of microRNAs.