Dokument: Fate modulation of oligodendroglial progenitor cells and adult neural stem cells
| Titel: | Fate modulation of oligodendroglial progenitor cells and adult neural stem cells | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=29606 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20140526-110207-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Jadasz, Janusz [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | PD Dr. Küry, Patrick [Gutachter] Prof. Dr. Aberle, Hermann [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Neurologie | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Myelin loss occurs in the event of damage to the central nervous system (CNS) and in diseases such as multiple sclerosis. This may lead to axonal degeneration concomitantly resulting in visual and motor deficits. The development of meaningful repair strategies for the demyelinated CNS is currently being investigated. The question of how to stimulate the genesis and maturation of myelin-forming cells is an important part of that investigation. These so-called oligodendrocytes arise from resident oligodendroglial progenitor cells and from adult neural stem cells. The scientific challenge is to identify factors and mechanisms determining oligodendroglial cell fate and promoting differentiation into mature oligodendrocytes. In this context the intrinsic regulation of p57Kip2 in the peripheral nervous system has been described as leading to the differentiation of mature myelin-building Schwann cells. Moreover, it was shown that mesenchymal stem cells secrete as yet unknown factors which ameliorate oligodendroglial differentiation of adult neural stem cells in the CNS. Based on these observations, the present study examines whether p57Kip2 modulates glial fate decision of adult neural stem cells and whether p57Kip2 regulates oligodendroglial progenitor cell differentiation in the CNS. Furthermore, this work aims to address the question of whether the extrinsic application of mesenchymal secreted factors modulates oligodendroglial fate of progenitor cells, which additionally have the potential to develop into astrocytes, and whether these factors are also involved in the final maturation. The first approach was to intrinsically modulate progenitor cells and adult neural stem cells using shRNA-mediated down-regulation of p57Kip2 mRNA. In the second, oligodendroglial progenitor cells were extrinsically incubated in a medium conditioned with mesenchymal stem cells. Immunocytochemical stainings and gene expression analysis were applied at different time points for qualitative and quantitative study of the glial cells. The results show that the suppression of p57Kip2 leads to oligodendroglial fate decision in adult neural stem cells and ameliorates oligodendroglial progenitor cell differentiation. Interestingly, transplantation of
p57Kip2-suppressed adult neural stem cells into the spinal cord results in oligodendroglial marker expression even under the astrocytic conditions prevailing there. Furthermore, mesenchymal factors stabilize the oligodendroglial fate of progenitor cells and accelerate their maturation. Both intrinsic and extrinsic modulation repress astrocytic development of the multipotent cells. In conclusion, it was found that the cell fate of oligodendroglial progenitor cells and adult neural stem cells can be modulated by both intrinsic and extrinsic regulation. This takes place on an oligodendroglial-astroglial modulation axis. The modulation mechanisms proposed here provide a basis for the development of future cell replacement strategies aiming at remyelination.Bei Verletzungen im zentralen Nervensystem (ZNS) und bei Erkrankungen wie der Multiplen Sklerose kann es zum Verlust der Myelinscheiden an Axonen kommen. Dies kann zu axonaler Degeneration führen und es treten visuelle und motorische Defizite auf. Um dem entgegen zu wirken, wird untersucht wie man die Genese und Reifung myelinbildender Zellen stimulieren kann. Diese als Oligodendrozyten bezeichneten Zellen können einerseits aus residenten oligodendroglialen Vorläuferzellen heranreifen oder aus adulten neuralen Stammzellen hervorgehen. Die Herausforderung besteht in der Identifizierung von Faktoren und Mechanismen, die zum einen das Zellschicksal zur oligodendroglialen Zellidentität bestimmen und zum anderen die Ausdifferenzierung zu reifen Oligodendrozyten fördern. Im peripheren Nervensystem konnte in diesem Zusammenhang beschrieben werden, dass die intrinsische Regulation des p57Kip2 Gens zur Differenzierung von reifen myelinbildenden Zellen führt. Darüberhinaus wurde gezeigt, dass mesenchymale Stammzellen noch nicht beschriebene Faktoren sezernieren, welche neurale Stammzellen im ZNS zu reifen oligodendroglialen Zellen auswachsen lassen. Basierend auf diesen Beobachtungen soll in der vorliegenden Arbeit untersucht werden, ob p57Kip2 einen Regulator der Differenzierung oligodendroglialer Vorläuferzellen sowie einen glialen Schicksalsdeterminanten adulter neuraler Stammzellen im ZNS darstellt. Zudem soll gezeigt werden, inwieweit oligodendrogliale Vorläuferzellen, die außerdem das Potenzial besitzen zu Astrozyten auszuwachsen, über mesenchymale Faktoren in ihrem Zellschicksal determiniert werden und ob diese Faktoren ebenfalls an der endgültigen Ausreifung beteiligt sind. In einem intrinsischen Ansatz wurden zunächst oligodendrogliale Vorläuferzellen und adulte neuralen Stammzellen mittels einer shRNA-vermittelten Suppression der p57Kip2 mRNA moduliert und im Hinblick auf ihre Differenzierung und Zellgenerierung untersucht. In einem weiteren extrinsischen Ansatz wurden oligodendrogliale Vorläuferzellen mit einem durch mesenchymale Stammzellen konditionierten Medium inkubiert. Zur qualitativen und quantitativen Erfassung der glialen Eigenschaften der Zellen wurden immunzytochemische Färbungen und Genexpressionsanalysen an verschiedenen Zeitpunkten angewandt. Es konnte gezeigt werden, dass die Suppression von p57Kip2 die Differenzierung oligodendroglialer Vorläuferzellen beschleunigt. Darüberhinaus führt diese Modulation in adulten neuralen Stammzellen zu einer Schicksalsdeterminierung in Richtung oligodendroglialer Zellidentität. Auch konnte nachgewiesen werden, dass p57Kip2-supprimierte adulte neurale Stammzellen nach Transplantation in das Rückenmark, trotz des dort herrschenden astrozytären Milieus, oligodendrogliale Marker aufweisen. Weiterhin konnten wir nachweisen, dass die extrinsische Zugabe sezernierter mesenchymaler Faktoren bei oligodendroglialen Vorläuferzellen eine finale Schicksalsentscheidung in Richtung oligodendroglialer Achse festigt. Des Weiteren führt diese Zugabe zu einer schnelleren Ausreifung dieser Zellen. Sowohl bei der intrinsischen, als auch bei der extrinsischen Modulation werden astrozytäre Charakteristika durch p57Kip2 oder mesenchymale Faktoren unterdrückt. Zusammenfassend lässt sich herausstellen, dass wir sowohl über die intrinsische als auch über die extrinsische Regulation das Zellschicksal adulter neuraler Stammzellen und oligodendroglialer Vorläuferzellen modulieren können. Dies geschieht entlang einer oligodendroglialen-astroglialen Modulationsachse. Die hier vorgestellten Modulationsmechanismen stellen die Grundlage für zellersatzbasierende Therapieansätze im Tiermodel dar. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 26.05.2014 | |||||||
| Dateien geändert am: | 26.05.2014 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 21.11.2013 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.02.2014 |
