Erythrozyten sichern die Sauerstoffversorgung aller Körperzellen und sorgen gleichzeitig für den Abtransport von CO2. Der intensive Kontakt mit Sauerstoff führt zu Schädigungen, die die ständige Neubildung von Erythrozyten unerlässlich machen. Die lebenslange Produktion roter Blutzellen setzt das Vorhandensein von hämatopoetischen Stammzellen voraus, die nicht nur die Fähigkeit besitzen müssen, sich während der gesamten Lebensspanne eines Individuums zu teilen (Proliferation), sondern auch jene, durch Reifung (Differenzierung) alle Typen von Blutzellen hervorzubringen. Die molekularbiologischen Prozesse die während der Entwicklung von der hämatopoetischen Stammzelle zum reifen Erythrozyten ablaufen sind bis heute nicht vollständig bekannt. Bei der Erforschung dieser Vorgänge kommt der Kultivierung erythroider Vorläuferzellen (Progenitoren) eine entscheidende Rolle zu. In vitro Kulturen ermöglichen die Untersuchung spezifischer Faktoren und deren Einfluss auf erythroide Progenitoren unter kontrollierten Bedingungen. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass ihydrotestosteron die Zellteilung weiblicher Erythroblasten anregt, ein Effekt, der in männlichen Zellen nicht beobachtet werden konnte. Das in dieser Arbeit verwendete erythroide Zellkultursystem für humane Zellen ermöglicht die Langzeit-Kultivierung sowie Differenzierung von aus Nabelschnur- und peripherem Blut gewonnenen eryhtroiden Progenitoren. Dieses Zellkultursystem sieht die Verwendung von humanem Serum während der Differenzierung vor. Da Serum eine Vielzahl an Stoffen enthält, die unterschiedlich auf die Zellen wirken, ist sein Einsatz problematisch. Aus diesem Grund wurde in dieser Diplomarbeit die Wirkung von im Serum enthaltenen Faktoren auf differenzierende erythroide Zellen genauer untersucht, mit dem Ergebnis, dass ein für die Differenzierung wesentlicher Faktor eine molekulare Masse zwischen 3 und 6kD aufweist. Neben diesem Faktor, den es noch zu identifizieren gilt, stellt im Menschen, im Gegensatz zur Maus, das Schilddrüsenhormon T3 einen weiteren wesentlichen Differenzierungsfaktor dar. Das Hauptaugenmerk dieser Diplomarbeit lag in der Untersuchung zweier von T3 beeinflusster Gene, nämlich denen für das Oberflächenprotein Spectrin ß und Caspase 7, einem der Hauptregulatoren des programmierten Zelltodes. Es konnte eine Regulierung dieser Gene durch T3 auf Proteinebene nachgewiesen werden. Weiters wurden lentivirale Partikel produziert mit deren Hilfe eine verminderte Expression dieser Gene erreicht werden sollte.

Erythrocytes guarantee the oxygensupply of all body cells and remove simultaneously CO2 from tissues. These vital processes lead to damages of the red blood cells, due to permanent contact with high oxygen levels. This makes the constant replenishment of the erythrocyte pool an essential challenge. The life-long production of red blood cells requires the existence of haematopoietic stem cells not only capable to self-renew throughout the entire life-span of an individual (proliferation), but also to develop into the whole spectrum of mature blood cells (differentiation). Until now the molecular biological processes during development from the haematopoietic stem cell to the mature erythrocyte are still not fully elucidated. Cultivation of erythroid progenitor cells plays a critical role in the systematic study of these processes. In vitro cultures allow analysis of specific factors and their influence on erythroid progenitors under defined conditions. For example, we observed a proliferation-promoting effect of dihydro-testosterone on female erythroblasts, which could not be observed in erythroid cells derived from male donors. The erythroid cell culture system used for human cells, derived either from umbilical cord blood or peripheral blood, allowed both long-time proliferation and differentiation of erythroid progenitors. This cell culture system avoided the use of human serum during differentiation. Due to the fact that serum contains multiple components affecting erythroid cells in diverse ways, its use is suboptimal. In this diploma thesis the effect of serum constituents onto differentiating erythroid cells was analysed, with the result that one novel, so far undescribed essential factor for successful erythroid differentiation has an apparent molecular weight between 3 and 6kD. Beside this factor, which has to be identified, also free thyroid hormone (T3) represents an important maturation-promoting factor. The main focus of this diploma thesis laid on the analysis of two genes influenced by T3, the membrane-protein spectrin ß and caspase 7, one of the key regulators of apoptosis. Western blot analysis showed a regulation of these genes by T3 at the protein level. Additionally, lentiviral particles were produced to knock down the expression of these genes in human erythroid cells.