Stefan Ahrens

Expressionsnachweis der Wachstumsfaktoren IGF1 Ligand, IGF Bindungsprotein 3 und IGF1 Rezeptor α in menschlichen Weisheitszähnen

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Zahnmedizin (Dr. med. dent.) vorgelegt an der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 18.10.2005

Abstract
In jüngster Zeit fokussiert sich die Erforschung der Zahnentwicklung auf die Rolle von Signalmolekülen und Transkriptionsfaktoren. Das dazu gehörende IGF-System aus der Familie der Wachstumsfaktoren ist ein integraler Bestandteil der Regulierung des postnatalen Körperwachstums. Es ist ubiquitär verbreitet und spielt eine Rolle in jedem Gewebe des Körpers.
Aufgrund der Durchbruchstendenzen von impaktierten Weisheitszähnen, die auch nach Abschluss des Körperwachstums anhalten, wurde in dieser Arbeit die mRNA- und die Proteinexpression von IGF1 Ligand (IGF1), IGF1 Bindungsprotein 3 (IFGBP3) und IGF1 Rezeptorα (IGF1Rα) untersucht. Zur Verwendung kamen 60 operativ entfernte, impaktierte Weisheitszähne der Altersgruppen (AG) unter 18 Jahren (J.), 18-22J. sowie über 22J. In einem ersten Schritt wurden mittels RT-PCR die Transkriptionslevel der drei Gene am homogenisierten Zahngewebe von jeweils 48 Zähnen ermittelt. Ergänzend erfolgte ein immunhistochemischer Lokalisationsnachweis nach der Avidin/Biotin Komplex-Methode an Gefrierschnitten von 12 unentkalkten Zähnen im Bereich des offenen Foramen apicale.
Die RT-PCR-Analytik zeigte, dass IGF1-mRNA in allen Altersgruppen hoch, IGFBP3 und IGF1Rα-mRNA hingegen signifikant schwächer exprimiert werden. In der AG 18-22 J. ist die IGF1-Transkriptionsrate gegenüber den benachbarten AG nichtsignifikant erhöht. Sogar in der AG über 22J. ist die Transkription mäßig stark. IGFBP3-mRNA zeigt in der AG bis 18J. eine mäßige, in den höheren AG weiter sinkende Expressionen. IGF1Rα-mRNA zeigt in der AG bis 18J. eine schwache, danach weiter sinkende Expression.
Proteine von IGF1 wurden im Bereich des Foramen apicale zumeist mäßig stark exprimiert. Die Expression von IFGBP3 und IGF1Rα war überwiegend niedrig. Die Immunreaktivität war beschränkt auf beide Zellpole innerhalb der Odontoblastenzellreihe und auf deren Fortsätze ins Dentin sowie auf Zementozyten/-blasten des Zahnhalteapparates, proliferierende Fibroblasten in der Umgebung von Nerven und Gefäßen und solitäre Zellhaufen innerhalb des Pulpamesenchyms.
Die im Rahmen dieser Studie gewonnenen Daten haben verdeutlicht, dass IGF1, IGF1BP3 und IGF1Rα mit der späten Odontogenese und den lebenslang andauernden Umbauprozessen in der Pulpa-Dentin-Einheit assoziiert sind.

Introduction: The insulin-like growth factor 1 (IGF1) is a regulator of cell growth and cell differentiation. Furthermore, IGF1 regulates bone and hard tissue metabolism through binding to the IGF1 receptor α (IGF1Rα) on target cells. The IGF binding protein 3 (IGFBP3) regulates the accessability of IGF1 and its interaction with IGF1Rα.
Objectives: The aim of the study was to investigate the expression of IGF1, IGFBP3 and IGF1Rα during the late stages of human third molar odontogenesis and dentition.
Materials and Methods: Human third molars with unfinished root growth were obtained (n=60). The patient's age ranged from 15 to 67 years. We examined the expression of the three proteins by employing RT-PCR in n=48 specimen and by immunohistochemistry of apical frozen sections in n=12 specimen.
Results: Transcripts were detectable in all teeth, irrespective of age. IGF1 mRNA was strongly expressed. The strongest IGF1-expression was found among teeth obtained from patients of 18-22 years age. Interestingly, in patients >22 years the expression remains at moderate levels. By contrast IGFBP3 and IGF1Rα mRNA showed significantly weaker expression profiles. Both, IGFBP3 and IGF1Rα showed moderate expression in patients <18 years, while decreasing in higher age. Immunoreactivity was detected in odontoblasts as well as in cementocytes/cementoblasts. IGF1 protein expression was moderate. IGFBP3 displayed an unsignificant lower and IGF1Rα a significant lower protein expression.
Conclusion: The data suggest an important involvement of IGF1 family members in human third molar teeth odontogenesis and dentition. A livelong sensitivity of odontoblasts and pulp cells to IGF1 is reasonable and could be the subject of further therapy related studies.

Keywords:
IGF1-System, Wachstumsfaktoren, Weisheitszähne, IGF1, IFGBP3, IGF1Rα, mRNA-Expression, Proteinexpression, Gefrierschnitte, Odontogenese

IGF1-system, growth factors, wisdom teeth, IGF1, IFGBP3, IGF1Rα, mRNA-expression, protein expression, apical frozen sections, odontogenesis

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Referat, Abstract, Inhaltsverzeichnis, Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen (I-VI)
1 Einleitung (1-17)
2 Zielstellung der Arbeit (17)
3 Material und Methodik (18-25)
4 Ergebnisse (26-43)
5 Diskussion (43-53)
6 Zusammenfassung (54-55)
7 Literaturverzeichnis (56-69)
8 Thesen (70-71)
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