Untersuchung zur Proliferation verschiedener Zelltypen während postnataler und Post-Pneumektomie- Alveolarisierung in der C57Bl6/J Maus

Abstract

Das Tiermodell des kompensatorischen Lungenwachstums nach unilateraler Pneumektomie stellt eine Möglichkeit dar, die bisher weitgehend unverstandenen Regulationsmechanismen der Neoalveolarisierung näher zu untersuchen mit dem Ziel der Entwicklung neuartiger, regenerativer therapeutischer Strategien für destruierende Lungenerkrankungen. Es wurde das postnatale Lungenwachstums mit der kompensatorischen Neo-Alveolarisierung nach linksseitiger Pneumektomie in der C57Bl6/J-Maus verglichen.Kompensatorisches Lungenwachstum ist bereits in verschiedenen Säugetierspezies nachgewiesen worden.In der vorliegenden Studie wurden mittels Mikroskop-gestützter Quantifizierung immunhistologischer Färbungen globale sowie Zelltyp-spezifische Proliferationsraten von Typ II Alveolarepithelzellen, Bronchialepithelzellen und alveolären Myofibroblasten untersucht. Nach Geburt war eine transiente Phase global erhöhter, homogen über die Lunge verteilter Zellteilungsraten von P3 bis P8 erkennbar. Von P1 bis P2 war die Teilungsrate des Bronchialepithels am höchsten und blieb im Verlauf konstant erhöht (ca. 13%). Mit Beginn der Aussprossung sekundärer Septen ab P3 dominierte kurzfristig die Teilungsaktivität der Myofibroblasten. Von P5 bis P8 überwog die Mitoserate der Typ II Alveolarepithelzellen. Bis P10 fiel die Mitose der Typ II Alveolarepithelzellen und die der Myofibroblasten wieder ab.Nach Pneumektomie stieg die globale Proliferationsrate erst ab Tag 4 an. Die Mitoseaktivität war homogen über die Lunge verteilt. An Tag 6 zeigte sich ein Maximum mit sehr hohen Proliferationsraten der Alveolarephithelzellen; bis Tag 8 wurde die basale Proliferationsrate der Sham-operierten Kontrolltiere nicht wieder erreicht. Die Teilungsaktivität der verschiedenen Zelltypen war jeweils an Tag 6 am höchsten. Global war die Proliferationsaktivität postnatal höher (Ø 8,5%) als nach unilateraler Pneumektomie (Ø 3,5%). Die Proliferationsraten subpleuraler und zentraler Areale unterschieden sich in beiden Lungenwachstumsmodi nicht signifikant.Es konnte in der vorgelegten Studie, als Grundlage für die zukünftige Forschung, gezeigt werden, wie sich die Proliferationskinetik der postnatalen Lungenentwicklung von der der Alveolarisierung nach unilateraler Pneumektomie bei adulten Säugetieren unterscheidet Induced compensatory growth of the lung after left-sided pneumonectomy in mice represents a suitable model to study induction and regulation of neo-alveolarization in adult mammals. Post-pneumonectomy lung growth has already been described in different mammalian species but the intrinsic programs that control it still remain unclear.This study focuses on the comparison of postnatal and post-pneumonectomy lung growth of the wildtype C57BL6/J mouse. The kinetics and time course of global and celltype-specific proliferation for both lung growth processes were assessed by quantification of proliferation-rates, based on immunohistological stainings. Studied cell-types comprised type II alveolar epithelial cells, bronchial epithelial cells and alveolar myofibroblasts.In the postnatal lung growth from day three after birth (P3) to P8 the global proliferation-rate was elevated in the whole lung with homogeneous distribution. From P1 to P2 the bronchial epithelial cell proliferation showed the highest rates and remained elevated (approx. 13%) throughout the observed interval. With the onset of secondary septation on P3 mitosis-rates of the myofibroblasts dominated for a short period. From P5 to P8 cell divisions of the type II alveolar epithelial cells were preponderant. Mitotic activity of type II alveolar epithelial cells and myofibroblasts declined until P10.Following pneumonectomy, the global proliferation-rate did not increase until day four after operation (4d pPNX). Mitotic activity was distributed evenly throughout the lung. There was a peak at day 6 pPNX and mitosis-rates did not return to the baseline values of sham-operated control animals by day 8. Proliferation-rates of all investigated cell-types showed maxima on day 6 pPNX. The global cell division rates were higher in postnatal lung growth (Ø approx. 8,5%) than in post-pneumonectomy-alveolarization (Ø approx. 3,5%). There was no significant difference between proliferation rates of subpleural and central lung regions in both models.This study provides a basis for future research. It illustrated the differences in proliferation-kinetics of postnatal lung growth and compensatory alveolarization following partial pneumonectomy in adult mammals.