Vorläuferzellen des lymphatischen Endothels
Precursor cells of the lymphatic endothelium
by Kerstin Buttler
Date of Examination:2008-10-23
Date of issue:2008-12-05
Advisor:Prof. Dr. Jörg Wilting
Referee:Prof. Dr. Ernst A. Wimmer
Referee:Prof. Dr. Tomas Pieler
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
The origin of the lymphatic vascular system has remained a controversial subject for more than a hundred years. The first visible anlagen of the lymphatic vessels of birds, mammals, and humans are the lymph sacs. The commonly accepted view of lymphatic development suggests that the lymph sacs descend from specific segments of deep embryonic veins and all other lymphatics subsequently derive from the lymph sacs. An opposing theory proposes that the lymph sacs and lymphatic vessels are formed from mesenchymal precursor cells (lymphangioblasts).To establish the existence of lymphangioblasts in mice and in human peripheral blood, cellular and molecular investigations were performed. Early anlagen of the lymphatic vascular system in mouse embryos were lymphendothelial segments of the cardinal and vitelline veins. Similar expression patterns for lymphatic endothelial cells (LEC) of the jugular lymph sacs and scattered mesenchymal cells of the dermatomes and mediastinum also indicate a contribution to the formation of the lymphatics and, therefore, a dual origin. Some of these cells are observed at great distances from the sites of the developing lymph sacs prior to their occurrence.The vascular growth factor VEGF-C promotes the development of lymphatic vessels. Application of VEGF-C to murine embryonic slice cultures revealed lymphangiogenic potential in broad areas of the embryo. To identify and characterize circulating lymphatic endothelial precursor cells in humans, peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of children were investigated. Like lymphangioblasts in mouse embryos subpopulations of PBMC possessed characteristics of LEC. RNA expression studies supported these results. Molecular investigations of primary human blood and lymphendothelial cells revealed a significantly increased expression of PPAR? in LEC. Therefore, the implication of this molecule was studied in knock-out-mice. Further characterization and gene expression studies of murine LEC and in vitro studies of human PBMC may contribute to a better understanding of the mechanisms which regulate lymphangiogenesis.
Keywords: lymphangiogenesis; lymphatic endothelial cells; mouse embryo; lymphangioblasts; Prox1; Lyve-1
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Seit mehr als einhundert Jahren wird der Ursprung des Lymphgefäßsystems kontrovers diskutiert. Die ersten morphologisch erfassbaren Lymphgefäßanlagen bei Vögeln, Säugetieren und dem Menschen sind die sogenannten Lymphsäcke. Die tradierte Lehrmeinung über die Lymphgefäßentwicklung beschreibt die Entstehung der Lymphsäcke aus spezifischen Segmenten tiefer embryonaler Venen. Aus den Lymphsäcken gehen später alle anderen Lymphgefäße hervor. Eine gegensätzliche Theorie postuliert die Entwicklung der Lymphsäcke und Lymphgefäße aus mesenchymalen Vorläuferzellen (Lymphangioblasten).In dieser Arbeit wurde die Existenz von Lymphangioblasten bei Mäusen und in humanem Blut auf zellulärer und molekularer Ebene untersucht. Als erste Anlagen des Lymphgefäßsystems in frühen Mausembryonen waren lymphendotheliale Segmente der Kardinal- und Dottersackvenen nachweisbar. Ähnliche Expressionsprofile von Lymphendothelzellen (LEC) der jugulären Lymphsäcke und verstreuten Einzelzellen im Mesenchym der Dermatome und des Mediastinums deuten auf eine Beteiligung dieser Lymphangioblasten an der Entstehung und somit auf einen dualen Ursprung der Lymphgefäße hin. Zum Teil lagen die Einzelzellen in großem Abstand von den sich entwickelnden Lymphsäcken und waren zeitlich auch schon vor deren Entstehung vorhanden. Die Entwicklung der Lymphgefäße wird durch den Wachstumsfaktor VEGF-C gefördert. Durch Applikation von VEGF-C an Schnittkulturen von Mausembryonen konnte lymphangiogenes Potential in weiten Bereichen der Embryonen nachgewiesen werden.Zur Identifizierung und Charakterisierung von zirkulierenden lymphendothelialen Vorläuferzellen beim Menschen wurden mononukleäre Zellen aus peripherem Blut (PBMC) von Kindern untersucht. In Analogie zu den Lymphangioblasten in Mausembryonen, wiesen Subpopulationen der PBMC charakteristische Marker von Lymphendothelzellen auf. RNA-Expressionsstudien bestätigten diese Resultate. Molekulargenetische Untersuchungen von primären humanen Blut- und Lymphendothelzellen haben eine signigikant erhöhte Expression von PPAR? in LEC gezeigt. Die Bedeutung dieses Moleküls wurde daraufhin an knock-out-Mäusen untersucht. Weiterführende Analysen zur Charakterisierung und Genexpression von LEC bei Mäusen und des in vitro Verhaltens von kindlichen PBMC könnte zum besseren Verständnis von Regulationsmechanismen bei der Lymphangiogenese beitragen.
Schlagwörter: Lymphangiogenese; Lymphendothelzellen; Mausembryo; Lymphangioblasten; Prox1; Lyve-1