Die Bedeutung von Pneumozyten sowie der Einfluss des Sekretoms muriner Ltbp4-/- Lungenfibroblasten auf Pneumozyten bei gestörter Alveolarisierung und Angiogenese in Lungen von Ltbp4-/- Mäusen

Eine Defizienz des LTBP4-Gens ruft schwerwiegende Erkrankungen wie das human autosomal-rezessive Cutis laxa Syndrom Typ 1C (ARCL1C) hervor. Die Interaktion zwischen LTBP4 und TGF-β ist hierbei von pathogenetisch relevanter Bedeutung. Durch fehlende Synthese bzw. Sekretion des TGF β (bedingt durch die LTBP4-Defizienz) kann es zu einer verminderten TGF-β-Aktivität im Lungenparenchym kommen, woraus insgesamt eine fehlerhafte Produktion elastischer Fasern resultiert. Phänotypisch zeigen Patienten Multimorbidität und besonders schwere Defekte in der Lungenentwicklung. Emphyseme infolge fehlerhafter Alveolarisierung und Septierung führen zu früher Mortalität der Patienten innerhalb der ersten Wochen bis Monate. Als Tiermodell wurde die Ltbp4-/- Mauslinie generiert, die nahezu den gleichen Phänotyp aufweist, den auch Patienten mit ARCL1C zeigen. Ziel der Untersuchungen war es, den Einfluss der Pneumozyten Typ I und II auf die gestörte Alveolarisierung, Septierung sowie Angiogenese der Lunge von Ltbp4-/- Mäusen im Vergleich zu WT Mäusen zu überprüfen. Zusätzlich sollte erforscht werden, ob das Sekretom von murinen Ltbp4-/- Lungenfibroblasten (MLF) in vitro die Homöostase der Pneumozyten im Vergleich zu WT MLF hemmt bzw. deren Expression und Sekretion pro- und anti-angiogenetischer Faktoren beeinflusst. In dieser Studie konnte nachgewiesen werden, dass die Defizienz des Ltbp4-Gens postnatal zu schwerwiegenden Lungenmissbildungen und gestörter Alveologenese der Maus führt, wobei sowohl die Pneumozyten Typ I als auch die Pneumozyten Typ II nachweislich in reduzierter Anzahl in Ltbp4-/- Mäusen vorhanden waren. Weiter wurde bestätigt, dass die Pneumozyten Typ II verantwortlich für eine erhöhte Tgf-β-Aktivität sind und somit präfibrotische Prozesse im Lungenparenchym von Ltbp4-/- Mäusen begünstigt werden. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Defizienz des Ltbp4 Gens erheblichen Einfluss auf das Sekretom der MLF hat. Da das humane ARCL1C Syndrom ebenfalls ein dysfunktionales LTBP4-Gen aufweist, konnten durch dieses Projekt weitere Erkenntnisse der Pathogenese einer fehlerhaften Alveolarisierung in der Lungenentwicklung gewonnen werden. Von großer Bedeutung ist auch, dass dieses Mausmodell den Phänotyp pädiatrischer Lungenerkrankungen aufweist, sodass diese Erkenntnisse zum Verständnis der Pathogenese der prä- und neonatalen Entwicklung pädiatrischer Lungenerkankungen beitragen.:Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1 2. Literaturübersicht 3 2.1 Die Lunge 3 2.2 Morphologie der Lunge 4 2.3 Alveolarepithel 4 2.4 Die Blut-Gas-Schranke 6 2.5 Embryologie der Lunge 6 2.6 Anatomie der Lunge von Maus und Mensch im Vergleich 9 2.7 LTBP – latent TGF-β bindende Proteine 10 2.8 Isoformen des LTBPs 13 2.9 Ltbp4 in der Lunge 15 2.10 Angiogenese 15 2.11 Autosomal-rezessives Cutis laxa Syndrom Typ 1C 17 3. Tiere, Material und Methoden 19 3.1 Tiere 19 3.2 Material 20 3.2.1 Geräte 20 3.2.2 Chemikalien und Verbrauchsmaterialien 22 3.2.3 Kits und Assays 25 3.2.4 Puffer und Lösungen 26 3.2.5 Gele 28 3.2.6 Antikörper 28 3.2.7 Primer 29 3.3 Zelllinien 30 3.4 Methoden 31 3.5 Organentnahme der Versuchstiere 31 3.6 Histologie 33 3.7 Zellkultur 34 3.7.1 Isolierung primärer muriner Lungenfibroblasten 35 3.7.2 MLE 12-Zellkultivierung 36 3.7.3 Tube Formation Assay 36 3.7.4 TGF-β Minc Lung Assay 37 3.7.5 Proliferations Assay 39 3.7.6 Viabilitäts Assay 40 3.7.7 Caspase-3 Assay 40 3.7.8 Fluoreszenz Activating Cell Sorting (FACS) 41 3.8 Molekularbiologische Methoden 44 3.8.1 Genotypisierung 44 3.8.2 Polymerase-Ketten-Reaktion 45 3.8.3 Western Blot 47 3.8.4 RNA-Isolierung mit konditioniertem Medium MLF stimulierter MLE 12-Zellen 50 3.8.5 cDNA-Synthese und Aktin-Kontroll-PCR 51 3.8.6 Real time quantitative PCR 53 3.9 Statistische Auswertung 55 4. Ergebnisse 56 4.1 Lungen von Ltbp4-/- Mäusen weisen eine reduzierte Anzahl von Pneumozyten Typ II auf 56 4.2 Lungen von Ltbp4-/- Mäusen weisen eine reduzierte Anzahl von Pneumozyten Typ I auf 59 4.3 Aktivierung von Tgf-β nach Stimulation mit konditioniertem Medium von Ltbp4-/- MLF in MLE 12-Zellen 61 4.4 Konditioniertes Medium von Ltbp4-/- MLF vermindert die Proliferation von MLE 12-Zellen und erhöht die Viabilität 63 4.5 Die Apoptoserate (Casp3/7) der MLE 12-Zellen nach Stimulation mit konditio-niertem Medium von Ltbp4-/- MLF wird nicht beeinflusst 64 4.6 mRNA Expression von Sp-C und Sp-B in MLE 12-Zellen nach Stimulation mit konditioniertem Medium von Ltbp4-/- MLF 64 4.7 MLE 12-Zellen weisen eine erhöhte mRNA Expression von Ltbp1 und eine unveränderte mRNA Expression von Ltbp4 nach Stimulation mit konditioniertem Medium von Ltbp4-/- MLF auf 65 4.8 Die angiogene Stimulation von Endothelzellen und die mRNA Expression angiogener Faktoren von MLE 12-Zellen, die mit konditioniertem Medium von Ltbp4-/- MLF vergleichend zum WT MLF stimuliert wurden, wird stark beeinflusst 66 5. Diskussion 69 6. Zusammenfassung 80 7. Summary 82 8. Literaturverzeichnis 84 9. Anhang 91