Etablierung und Charakterisierung einer dreidimensionalen Endothel-Glattmuskelzell-Kokultur zur Untersuchung pulmonaler Angiogenese in vitro
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Zusammenfassung
Ein Lebewesen ist auf die Entwicklung eines Blutgefäßsystems angewiesen, wenn seine Größe die Versorgung der Zellen mit Sauerstoff und Metaboliten zur Energiegewinnung durch Diffusion von der Oberfläche nicht mehr suffizient zulässt. Angiogenese, das Aussprossen neuer Blutgefäße aus bereits Bestehenden, nimmt dabei eine zentrale Rolle ein. Sie hat ihren Stellenwert nicht nur in der Organentwicklung, sondern ist auch im adulten Organismus präsent z.B. bei Wundheilung, Infektabwehr und dem weiblichen Zyklus, aber auch bei pathologischem Gefäßwachstum wie es bei malignen Tumoren oder der Frühgeborenen-Retinopathie beobachtet wird. Endothelzellen sind die zentralen Protagonisten der Angiogenese, murale Zellen (glatte Muskelzellen und Fibroblasten) haben ebenfalls Einfluss auf Gefäßwachstum und Homöostase. Die Angiogenese der Lungengefäße unterliegt möglicherweise einer besonderen Regulation. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung pulmonaler Angiogenese in vitro an primären humanen pulmonalen Endothelzellen allein und im Verband mit pulmonalen glatten Muskelzellen. Folgende Ziele wurden definiert: 1. Etablierung und Charakterisierung eines in vitro Sphäroidmodells der Angiogenese humaner pulmonaler mikrovaskulärer Endothelzellen allein und in Kokultur mit humanen pulmonalarteriellen glatten Muskelzellen, welches angiogenes Aussprossen in einer dreidimensionalen Gelmatrix ermöglicht. 2. Quantifizierung der Angiogenese des Späroidmodells unter Einsatz validierter angiogener Faktoren. 3. Vergleich der Angiogenese von Endothel-Monokultursphäroiden und Endothel-Glattmuskelzell Kokultursphäroiden. 4. Vergleich der Angiogenese systemischer mikrovaskulärer Endothelzellen und pulmonaler mikrovaskulärer Endothelzellen. Das Sphäroidmodell wurde als zuverlässiger und gut reproduzierbarer in vitro Assay etabliert. Die Quantifizierung der angiogenen Endothelsprossen erfolgte mittels eines mikroskopischen Video-Imaging Systems und selbst erstellter Software semi-automatisiert. Die kapillaren Sprossen im dreidimensionalen Gel wurden immunhistologisch als Endothelzellen bzw. Endothelzellen mit peripheren, stabilisierenden glatten Muskelzellen charakterisiert. Es zeigte sich hierbei eine gute Analogie zur in vivo Angiogenese.Humane pulmonale mikrovaskuläre Endothelzellen zeigten sowohl Spontanangiogenese als auch Wachstumsfaktor -induzierte Angiogenese (VEGF, bFGF, TGF-beta). Die zelluläre Interaktion von pulmonalen Endothelzellen und glatten Muskelzellen veränderte die in vitro Angiogenese. Die Wachstumsfaktor-induzierte Angiogenese der Kokultursphäroide aus Endothelzellen und Glattmuskelzellen war reduziert gegenüber der der Endothel-Monokultursphäroide. Des Weiteren wurde ein signifikant stärkerer angiogener Effekt von TGF-beta bei durch VEGF- bzw. bFGF- stimulierten Kokultursphäroiden als bei ebenso stimulierten Monokultursphäroiden beobachtet. Damit konnte die Interaktion von Endothelzellen und glatten Muskelzellen bei der Angiogenese einem bestimmten Wachstumsfaktor zugeordnet werden. Ein Unterschied der in vitro Angiogenese systemischer und pulmonaler Endothelzellen zeigte sich nicht. Die Herauslösung der Endothelzellen aus dem gesamten Organverband könnte hierfür ursächlich sein, weiterführende Untersuchungen in dieser Richtung sind notwendig um Organ-abhängige Unterschiede der Angiogenese zu zeigen. Zusammenfassend ist es gelungen, ein Sphäroidmodell zur Untersuchung pulmonaler Angiogenese in vitro zu etablieren, und eine Basischarakterisierung dieses Modells vorzunehmen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2006